В начале было Железо
Совместное открытие, сделанное немецкими, испанскими и британскими микробиологами, показало, что на заре жизни Земли так называемые металлопротеины (белки в составе которых есть ионы металлов) занимали подавляющее большинство в структуре существовавших белков. К такому результату пришел коллектив ученых из Независимого университета Мадрида(
Ферроплазма (микроорганизм, относящийся к
В 2005 году микробиологи обнаружили в составе ферроплазмы железосодержащий металлофермент, а в ходе последующего более детального исследования выяснилось, что из 189 белков этого организма, которые удалось идентифицировать, лишь 26 не содержали железа. При этом упомянутый химический элемент имеет жизненно важную функцию: при удалении его ионов из молекул белков они существенно изменяли структуру и в конечном счете теряли функциональную активность.
Изучая причины такого обилия железосодержащих металлопротеинов у ферроплазмы, биологи обратились к структуре ее ближайшего родственника - археи Picrophilus torridus, а также неродственного, но обитающего в таких же условиях микроорганизма - бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans. В обоих случаях не было отмечено повышенного содержания ионов металла. Таким образом, ферроплазму можно считать своеобразным научным парадоксом.
Как полагают исследователи, этот микроорганизм - случайно сохранившееся свидетельство о первых этапах развития жизни. Зародившись в среде, очень напоминающей условия существования ферроплазмы, древнейшие бактерии сначала использовали для необходимых химических реакций простые неорганические катализаторы, в первую очередь, соединения железа и серы. Постепенно эти катализаторы замещались более эффективными органическими, то есть белками, и вполне естественно предположить, что первые белки включали в себя атомы железа.
В дальнейшем, столкнувшись с резким дефицитом доступного железа, организмы были вынуждены заменить нуждающиеся в нем белки на другие, способные справляться с возложенными на них функциями без помощи металла. В конце концов, железо сохранилось только в тех белках, которые без него совсем обойтись не могут.