Секрет раскрыт: Британские учёные выяснили, как образовался универсальный источник энергии
У британских биохимиков появилась новая гипотеза относительно образования аденозинтрифосфата (АТФ), так называемого универсального источника энергии для всех биохимических процессов.
На нашей планете все организмы в качестве универсального клеточного топлива используют одну и ту же молекулу аденозинтрифосфата (АТФ). Кроме того, она служит исходным продуктом при синтезе нуклеиновых кислот, где хранится генетическая информация. А также участвует во многих физиологических процессах - здесь и передача сигналов между нейронами мозга, и движение, и размножение.
И если раньше учёные были уверены, что данное вещество синтезируется в клетках с помощью спецфермента, то теперь оказалось, что молекулы АТФ могли существовать ещё до возникновения жизни.
"В природе нет альтернативы АТФ. Вещество состоит из трех радикалов: аденина и рибозы - это компоненты ДНК и РНК, а также цепочки из трех фосфатов - солей фосфорной кислоты, одной из важнейших в организме. Достаточно сказать, что наши кости и зубы сделаны из гидроксид-фосфата кальция, а стенки клеток - в основном из фосфолипидов. Получается, что АТФ собран из элементов, которые и так есть в любом живом организме", - объяснил доцент факультета биотехнологий Университета ИТМО Денис Байгозин.
Вещество образуется в результате фотосинтеза у растений или клеточного расщепления пищи у животных.
Как уточняют специалисты, поступающие с пищей жирные кислоты и глюкоза проходят множество циклов расщепления, тесно связанные с дыханием. При этом выделяются положительно заряженные ионы водорода - протоны. Их поток в каналах клеточной мембраны создаёт электрохимический потенциал, преобразуемый в энергию АТФ, пишет "РИА Новости".
Впервые этот процесс - хемиосмос - описал английский биохимик Питер Митчелл, за что получил Нобелевскую премию по химии в 1978 году.
Кстати, учёные уже давно ищут ответ на вопрос - почему именно эта химическая реакция с выделением энергии стала универсальной. Одни уверены, что аденозинтрифосфорная кислота существовала в пребиотических системах, то есть ещё до возникновения жизни. Другие пытаются найти скрытые преимущества, которые даёт организмам данная схема.
При этом один из моментов, который смущает учёных, - слишком сложная структура АТФ. Мол, она не могла так просто возникнуть "с нуля" из простых веществ, для этого потребовалось бы множество сложных реакций и энергии.
В материале сказано, что совсем недавно британские биохимики под руководством Ника Лейна из Университетского колледжа Лондона сделали своё предположение на этот счёт. Они считают, что на ранних стадиях пребиотической химии могло существовать какое-то соединение, которое играло ключевую роль в преобразовании АДФ в АТФ без участия АТФ-синтазы. На это оказался способен ацетилфосфат, причём особенно эффективно - в водной среде в присутствии ионов трёхвалентного железа.
Проведённые эксперименты подтвердили, что пребиотический аденозинтрифосфат мог образоваться в неглубоких наземных водоёмах с пресной водой. В качестве исходных компонентов могли выступать фосфаты и тиоэфиры - их, уверены учёные, на ранней Земле было множество. А дополнительный приток химических ингредиентов и тепла обеспечивали вулканы.
К слову, исследователи считают, что единственным возможным топливом для всех живых клеток АТФ стал не случайно - этому поспособствовал необычный химический состав. Он возник в результате уникального сочетания молекул в процессе фосфорилирования. Когда появился кислород, это способствовало полимеризации аминокислот и нуклеотидов с образованием РНК, ДНК и белков.
То есть, сказано в статье, если гипотеза учёных верна, то роль АТФ ещё более важна, чем они думали раньше. Без него сложная жизнь на Земле не появилась бы вовсе.