Как ранняя Земля подсказывает методы биомолекулярной инженерии
Учёные знают общие черты возникновения жизни на ранней Земле, но детальные процессы, приведшие к появлению кислородной атмосферы, фотосинтеза и одноклеточных организмов, требуют дальнейшего изучения.
Организмы, способные "дышать" кислородом, могли возникнуть уже 3,1 млрд лет назад. Однако Великое кислородное событие, когда свободный кислород в атмосфере резко возрос, произошло лишь около 2,4 млрд лет назад. Как же происходило окисление задолго до появления растений?
Исследование Ифана Дая, доцента биомедицинской инженерии в Школе инженерии Маккелви при Университете Вашингтона в Сент-Луисе, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагает ответ.
Даи и коллеги описывают, как часто упускаемые из виду нековалентные силы взаимодействия анион-π могут управлять "молекулярными сборками" — основой для протоклетки, способной генерировать кислород и использовать свет для получения энергии.
На ранней Земле формирование анион-π-катионных триад (сборок из отрицательно и положительно заряженных ионов, опосредованных π-пептидом) превращало слабо связанные молекулы в "микронные сборки". Это создавало условия для электрохимических реакций, запускающих выделение кислорода из молекул воды H2O.
Исследование демонстрирует правдоподобный путь, по которому химия протоклеток обеспечивала электрохимический источник энергии, в итоге увеличивая химическую сложность углеродной жизни.
Понимание того, как эволюция "создала" современные молекулы, позволяет биомедицинским инженерам использовать аналогичные методы для проектирования специфических соединений, полезных для здоровья человека и промышленности.