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Gli scienziati esplorano l’origine del metabolismo per rivelare i segreti della vita primordiale

Immagine,  Credit: Ian Campbell, Rice University

Gli scienziati hanno esplorato l’origine del metabolismo per rivelare i segreti della vita primordiale.

Molti scienziati hanno scommesso che la vita probabilmente è apparsa per la prima volta nelle bocche idrotermali ricche di ferro e zolfo. Le prime cellule incorporarono questi elementi in peptidi che divennero le prime ferrodossine.

Le ferredossine (spesso abbreviate come fd) sono proteine contenenti cluster ferro-zolfo in grado di mediare il trasferimento di elettroni in numerose reazioni metaboliche.

La vita non potrebbe esistere senza una qualche forma di energia che la  alimenta e per poter accedere all’energia proveniente dall’ambiente (cioè cibo), gli animali e le piante hanno dovuto evolvere un processo di conversione noto come metabolismo.

In un nuovo entusiasmante studio, i ricercatori della Rutgers University e della Rice University hanno invertito la progettazione di una proteina primordiale che potrebbe assomigliare alle prime macchine biologiche coinvolte nel metabolismo. In tal modo, i ricercatori hanno compiuto un passo avanti nella comprensione delle origini stesse della vita stessa.

“Siamo più vicini alla comprensione del funzionamento interno della cellula antica che era l’antenato di tutta la vita sulla terra e, quindi, alla comprensione di come la vita è nata in primo luogo e dei percorsi che la vita avrebbe potuto seguire su altri mondi“, ha detto l’autore principale dello studio Andrew Mutter, un associato post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze marine e costiere della Rutgers University.

Mutter e colleghi hanno studiato una classe di proteine ​​chiamate ferrodossine, che svolgono un ruolo cruciale nel sostenere il metabolismo di batteri, piante e animali spostando la carica elettrica attraverso le cellule.

Sebbene le odierne ferrodossine siano complesse, gli scienziati ritengono che all’inizio della vita queste proteine ​​avessero una forma molto più semplice. Ma come sono esattamente? Analogamente al modo in cui i biologi mettono a confronto moderni uccelli e rettili per individuare le caratteristiche condivise con il loro antenato, i ricercatori hanno confrontato vari principi trovati in tutti gli esseri viventi. Con l’aiuto di modelli computerizzati, questa informazione ha permesso al team di progettare possibili forme che le prime proteine ​​metaboliche avrebbero potuto assumere.

Una versione base della proteina è stata creata dai ricercatori e quindi inserita nelle cellule viventi. I ricercatori hanno prima rimosso il gene responsabile della codifica della ferredossina dal genoma dei batteri di E. coli e sostituito con un gene che codifica per la loro semplice proteina. Sorprendentemente, i batteri modificati sono sopravvissuti e replicati, sebbene il tasso di crescita della colonia fosse più lento del normale.

” Questi risultati hanno importanti implicazioni per la biologia sintetica e la bioelettronica”, hanno sottolineato gli autori.

“Queste proteine ​​convogliano l’elettricità come parte del circuito interno di una cellula. Le ferrodossine che appaiono nella vita moderna sono complesse, ma abbiamo creato una versione ridotta che supporta ancora la vita. Esperimenti futuri potrebbero basarsi su questa semplice versione per possibili applicazioni industriali “, ha detto il coautore Vikas Nanda, Professore alla Rutgers Robert Wood Johnson Medical School e al Center for Advanced Biotechnology and Medicine.

Il nuovo studio è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences.

Fonte, Zmscience

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