Чтобы осознать, как искать жизнь в Вселенной, порой необходимо обратиться к древнему прошлому нашей планеты.
Астробиологи восстановили древний фермент, возраст которого превышает три миллиарда лет, и изучили его в живых микроорганизмах. Команда ученых из Университета Висконсин-Мэдисон под руководством профессора бактериологии Бетюль Качар сосредоточила внимание на ферменте, именуемом нитрогеназа. Он необходим для процесса, который превращает атмосферный азот в форму, доступную для живых организмов.
«Мы выбрали фермент, который действительно оказал значительное влияние на жизнь на этой планете, а затем исследовали его историю, — утверждает Качар. — Без нитрогеназы жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна».
Обычно, чтобы узнать больше о прошлом на Земле, ученые обращаются к геологическим данным — ископаемым и горным породам. Однако значительные находки в этой области не так часты, как хотелось бы. Качар и ее аспирантка Холли Ракер решили применить методы синтетической биологии: они создают физические реконструкции древних ферментов, помещают их в микроорганизмы и изучают в современных лабораторных условиях.
«Три миллиарда лет назад Земля кардинально отличалась от современной», — поясняет Ракер. До Великого кислородного события атмосфера была насыщена углекислым газом и метаном, а жизнь состояла преимущественно из анаэробных микроорганизмов.
Ученые не имеют окаменелых ферментов, но эти молекулы оставляют после себя заметные следы в виде изотопов, которые можно обнаружить в образцах горных пород. Однако до сих пор подобные исследования основывались на допущении, что древние ферменты создают те же изотопные сигнатуры, что и их современные аналоги. Ракер задумалась: правильно ли интерпретировать геологическую летопись таким образом?
«Оказалось, что да, по крайней мере для нитрогеназы, — замечает Ракер. — Сигнатуры, которые мы наблюдаем в древнем прошлом, совпадают с тем, что мы видим сегодня».
