Drevne bakterije bi mogle da pomognu u pronalaženju života na drugim planetama

Istraživači, uključujući i one sa Univerziteta Kalifornije (UC) – "Riverside" u SAD, kažu da su najraniji oblici života na Zemlji, uključujući bakterije i jednoćelijske organizme zvane arheje, nastanjivali uglavnom okeansku planetu bez ozonskog omotača koji bi ih zaštitio od sunčevog zračenja.

Ovi mikrobi su imali proteine zvane rodopsini koji imaju sposobnost da pretvore sunčevu svetlost u energiju, koristeći ih za pokretanje ćelijskih procesa.

"U ranom periodu na Zemlji, energija je možda bila veoma oskudna. Bakterije i arheje su smislile kako da iskoriste obilnu energiju sunca bez kompleksnih biomolekula potrebnih za fotosintezu", rekao je astrobiolog sa Univerziteta Riversajd, Edvard Šviterman, koji je koautor studije.

Rodopsini su povezani sa štapićima i čunjevima u ljudskim očima koji nam omogućavaju da razlikujemo svetlo i tamu i vidimo boje. Oni su takođe široko rasprostranjeni među modernim organizmima i sredinama kao što su slana jezera, predstavljajući dugu živopisnih boja.

Koristeći mašinsko učenje, istraživački tim je analizirao sekvence proteina rodopsina iz celog sveta i pratio kako su evoluirali tokom vremena. Zatim su stvorili neku vrstu porodičnog stabla koja im je omogućila da rekonstruišu rodopsine od pre 2,5 do 4 milijarde godina i uslove sa kojima su se verovatno suočavali.

Njihovi nalazi su detaljno opisani u radu objavljenom u časopisu "Molecular Biology and Evolution".

"Život kakav poznajemo je izraz uslova na našoj planeti koliko i samog života. Oživeli smo drevne DNK sekvence jednog molekula, i to nam je omogućilo da se povežemo sa biologijom i životnom sredinom iz prošlosti", rekao je astrobiolog i voditelj studije Betul Kacar sa Univerziteta Viskonsin-Medison.

"To je kao da uzmete DNK mnogih unuka da biste reprodukovali DNK njihovih deda i baka. Samo, to nisu bake i dede, već mala stvorenja koja su živela pre više milijardi godina, širom sveta", rekao je Šviterman.

Savremeni rodopsini apsorbuju plavu, zelenu, žutu i ​​narandžastu svetlost i mogu izgledati ružičasto, ljubičasto ili crveno zahvaljujući svetlosti koju ne apsorbuju ili komplementarnim pigmentima. Međutim, prema rekonstrukciji tima, drevni rodopsini su podešeni da apsorbuju uglavnom plavo i zeleno svetlo.

Pošto drevna Zemlja još nije imala ozonski omotač, istraživački teoretski ukazuje da su mikrobi stari milijardama godina živeli mnogo metara duboko u vodenom stubu da bi se zaštitili od intenzivnog UVB zračenja na površini.

Plava i zelena svetlost najbolje prodiru u vodu, pa je verovatno da su najraniji rodopsini prvenstveno apsorbovali ove boje. "Ovo bi mogla biti najbolja kombinacija da budete zaštićeni i da još uvek možete da apsorbujete svetlost za energiju", rekao je Šviterman.

Nakon Velikog događaja oksidacije, pre više od 2 milijarde godina, Zemljina atmosfera je počela da doživljava porast količine kiseonika. Uz dodatni kiseonik i ozon u atmosferi, rodopsini su evoluirali i počeli da apsorbuju dodatne boje svetlosti.

Rodopsini danas mogu da apsorbuju boje svetlosti koje hlorofilni pigmenti u biljkama ne mogu. Iako predstavljaju potpuno nepovezane i nezavisne mehanizme hvatanja svetlosti, oni apsorbuju komplementarne oblasti spektra.

"Ovo sugeriše koevoluciju, jer jedna grupa organizama koristi svetlost koju druga ne apsorbuje", rekao je Šviterman, i zaključio:

"To je moglo da se dogodi zbog toga zato što su se rodopsini prvi razvili i isključili zeleno svetlo, pa su se kasnije razvili hlorofili da apsorbuju ostatak. Ili se dogodilo obrnuto".

Naučni tim se nada da će oživeti model rodopsina u laboratoriji koristeći tehnike sintetičke biologije.

Takođe, veruju da će ono što su naučili o ponašanju ranih zemaljskih organizama iskoristiti za traženje znakova života na drugim planetama.