A NASA által támogatott kutatók felfedezték, hogy a több mint 3 milliárd évvel ezelőtti földi élet létfontosságú nyomelemre, a molibdénre támaszkodott, amely akkoriban hihetetlenül ritka volt a környezetben. A Nature Communications folyóiratban kedden megjelent tanulmány az első, amely bizonyítja, hogy az ősi élet ilyen messze, bolygónk történetének e korai szakaszában is használta a molibdént.
A mai Földön a molibdén segíti a sejtek létfontosságú biokémiai reakcióinak felgyorsítását. A fém olyan esszenciális enzimek alkotóeleme, amelyek számos jelentős biológiai folyamatot hajtanak végre az élőlényekben. Ez nemcsak az egyes organizmusok számára fontos, hanem a biogeokémiai ciklusokra, például a nitrogén körforgására is hatással van, amelyek az egész bolygónkat érintik. Molibdén nélkül ezek a fontos reakciók a természetben ugyan lejátszódhatnának, de túl lassúak lennének az élet fenntartásához.
„A molibdén azoknak az enzimeknek a katalitikus központjában helyezkedik el, amelyek a szén, a nitrogén és a kén főbb reakcióit irányítják” – magyarázta Betül Kaçar, a Wisconsin-Madison Egyetem Kaçar Laboratóriumának vezetője és a tanulmány vezető szerzője. „Amikor arra kérdezünk rá, hogy az élet mikor kezdte el használni a molibdént, valójában azt firtatjuk, hogy mikor váltak lehetővé a legjelentősebb anyagcsere-stratégiák némelyike” – tette hozzá Kaçar.
A molibdén útja a történelemben
A molibdén ma már viszonylag gyakori a környezetben, így ritkasága már nem jelent problémát az élet számára. Ez azonban nem volt mindig így. A geológiai bizonyítékok azt mutatják, hogy a Föld óceánjaiban milliárd évvel ezelőtt csak nyomokban volt jelen molibdén, és szintje csak akkor emelkedett meg, amikor a mikroorganizmusok elkezdték használni a fotoszintézist, ami végül a légköri oxigén drámai növekedéséhez vezetett mintegy 2,45 milliárd évvel ezelőtt. Ezt az eseményt Nagy Oxidációs Eseményként ismerjük, amely mélyreható hatással volt az élet fejlődésére.
De mikor kezdte el az élet először használni a molibdént? Ritkasága miatt az asztrobiológusok azon töprengtek, vajon az élet más fémek segítségével indult-e be, hogy felgyorsítsa a létfontosságú reakciókat. A volfrám például hasonlóan viselkedik a sejtekben, és ma is használják olyan élőlények, amelyek szélsőséges környezetben élnek. A tudósok korábban úgy vélték, hogy az élet először volfrámot használhatott, majd áttért a molibdénre, amint az elérhetőbbé vált. Az új tanulmány azonban azt mutatja, hogy ez nem feltétlenül volt így.
A csapat összegyűjtötte a molibdén időbeli elterjedtségére vonatkozó rendelkezésre álló adatokat, és rekonstruálta a fém használatának történetét az élet fájának ágai mentén. Azt találták, hogy bár a molibdén ritka volt, az ősi mikrobák a Földön mégis megtalálták a módját annak, hogy használják. Ugyanez igaz a volfrám fém használatára is. „Munkánk azt mutatja, hogy mind a molibdént, mind a volfrámot használó enzimrendszerek archeai gyökerekkel rendelkeznek, ami arra utal, hogy a korai élet valószínűleg mindkét fémmel dolgozott, ahelyett, hogy egy egyszerű „először volfrám, aztán molibdén” történetet követett volna” – mondta Kaçar.
A molibdénhez való hozzáférés
A MUSE ICAR korábbi, 2024-ben publikált munkája azonosított bizonyos élőhelyeket, ahol a korai élet molibdénhez és más ritka fémekhez juthatott az óceánok mélyén. A tengerfenéken található hidrotermális kürtők nyomokban tartalmaznak olyan fémeket, mint a vas, cink, réz, nikkel, mangán, vanádium, molibdén, kobalt és volfrám. „Még ha az archeai tengervíz összességében kevés oldott molibdént is tartalmazott, a lokális rendszerek, mint például a hidrotermális kürtők, továbbra is biztosíthattak használható mennyiségű molibdént és más fémeket” – magyarázta Kaçar.
Az új tanulmány azt mutatja, hogy a hasznos fémek sokasága ellenére a molibdén volt az egyik első választás az élet számára fémkatalizátorként. „A molibdént azért érdemes volt „választani”, mert a szubsztrátumok és redoxi körülmények széles skáláján teszi lehetővé a katalízist” – mondta Kaçar. „Más szóval, a ritkaság nem tette a molibdént jelentéktelenné; katalitikus előnyei miatt érdemes volt olyan módszereket kifejleszteni a megszerzésére és használatára.”
A tanulmány megmutatja, hogy az élet hogyan találhat módot a környezetben lévő elemek hasznosítására, még akkor is, ha azok ritkák, és emlékeztet minket arra, hogy a Földön túli élet keresése során fel kell készülnünk olyan lehetőségekre is, amelyeket még nem vettünk figyelembe. Az élet keresése az univerzumban nem arról szól, hogy összeállítunk egy olyan feltételrendszert, amely a mai Földhöz hasonlít. Bolygónk történetének és az élet fejlődésének tanulmányozása lehetővé teszi az asztrobiológusok számára, hogy olyan időszakokat vizsgáljanak, amikor a Föld egészen más bolygó volt, mint ma.
© NASA
Forrás: Nasa.gov ↗̱
