Учени, финансирани от NASA, откриха, че организмите, живеещи на Земята преди повече от 3 милиарда години, вече са използвали молибден, въпреки че металът е бил изключително рядък в околната среда по това време. Изследването, публикувано в сп. Nature Communications, е първото, което показва, че древният живот е зависел от молибден толкова рано в историята на Земята.

Днес молибденът играе ключова роля в клетките, като помага важни биохимични реакции да протичат по-бързо. Той е част от основни ензими, които задвижват няколко основни биологични процеса в живите организми. Тези реакции са важни не само за отделните форми на живот, но и за биогеохимичните цикли в планетарен мащаб, включително азотния цикъл. Без молибден същите реакции биха могли да протичат естествено, но твърде бавно, за да поддържат живота.

„Молибденът е каталитичният център на ензимите, които протичат основни реакции на въглерод, азот и сяра“, обяснява Бетюл Качар, ръководител на лабораторията Качар в Университета на Уисконсин в Мадисън и старши автор на изследването. Качар ръководи MUSE, интердисциплинарен консорциум на NASA за астробиологични изследвания (ICAR) в UW Madison.

„Да се ​​пита кога животът е започнал да използва молибден, всъщност е въпрос кога са станали възможни някои от най-значимите метаболитни стратегии“, казва Качар.

Молибденът е доста широко разпространен в околната среда днес, така че животът вече не е изправен пред сериозен недостиг от него. Ранната Земя е била много различна.

Геоложките данни показват, че океаните на Земята са съдържали само малки количества молибден преди милиарди години. Неговата наличност се е увеличила по времето, когато микробите са започнали да използват фотосинтеза, промяна, която в крайна сметка е довела до голямо увеличение на атмосферния кислород (преди приблизително 2,45 милиарда години). Известна като Голямото окислително събитие, тази трансформация е оказала дълбоко влияние върху еволюцията на живота. По-ранно проучване на NASA дори предполага, че увеличаването на молибдена в околната среда през този период може да е било важно за появата на сложен живот.

Това остави основен въпрос: кога организмите за първи път са започнали да използват молибден?

Тъй като металът е бил толкова ограничен на древната Земя, астробиолозите са обмисляли дали ранният живот може да е разчитал на други метали, за да ускори основните реакции. Волфрамът, например, се държи по подобен начин вътре в клетките и все още се използва от някои организми, които живеят в екстремни среди. Една от идеите е била, че животът първоначално е зависел от волфрам, а по-късно се е насочил към молибден, когато е станал по-достъпен. Новото изследване показва, че историята не е била толкова проста.

За да проучи, екипът е събрал съществуващите доказателства за това колко молибден е бил наличен във времето и е реконструирал историята на употребата му в цялото дърво на живота. Резултатите им показват, че дори когато молибденът е бил рядък, древните микроби все пак са успявали да го използват. Същият модел важи и за волфрама.

„Нашата работа показва, че ензимните системи, използващи както молибден, така и волфрам, имат архейски корени, което предполага, че ранният живот вероятно е работил и с двата метала, а не е следвал простата история „първо волфрам, по-късно молибден““, продължава Качар. „Ние твърдим, че употребата на молибден е много по-стара, отколкото много модели предполагат, като молекулярното датиране поставя употребата на молибден назад в еоархея до мезоархея, приблизително преди 3,7–3,1 милиарда години, доста преди Голямото окислително събитие.“

По-ранни изследвания на същия екип, публикувани през 2024 г., посочват специфични среди, където ранните организми може да са получили молибден и други редки метали дълбоко под океана. Хидротермалните отвори на морското дъно могат да отделят следи от метали като желязо, цинк, мед, никел, манган, ванадий, молибден, кобалт и волфрам.

„Дори ако архейската морска вода е съдържала малко разтворен молибден като цяло, локализирани системи като хидротермалните отвори все още биха могли да доставят използваеми количества молибден и други метали“, коментира Качар.

Новите открития показват, че дори и с много полезни метали на разположение, молибденът е бил сред ранните метали, избрани за каталитична химия.

„Молибденът може да си е струвал да бъде „избран“, защото позволява катализа в широк спектър от субстрати и редокс условия“, каза Качар. „С други думи, недостигът не е направил молибдена маловажен; неговите каталитични предимства може да са го направили заслужаващ разработването на начини за придобиване и използване.“

Изследването показва, че животът може да еволюира начини за използване на полезни елементи, дори когато те са оскъдни. Тя също така предполага, че търсенето на живот извън Земята трябва да остане отворено за биохимични възможности, които може да не съответстват на това, което учените очакват само от съвременната Земя.

Търсенето на живот другаде във Вселената не е просто въпрос на проверка дали друг свят прилича на Земята днес. Чрез изучаване на миналото на Земята и дългата еволюция на живота, астробиолозите могат да изследват времена, когато нашата планета е изглеждала много по-различно от тази, която познаваме сега. Тази по-широка перспектива помага на учените да разберат по-добре какви видове светове биха могли да поддържат живота, какъвто го познаваме.

Снимка: Unsplash

Виж още: Умната джаджа на OpenAI: с камери, ChatGPT, колонка, компактна и - изненада - скъпа