Совместное открытие, сделанное немецкими, испанскими и британскими микробиологами, показало, что на заре жизни Земли так называемые металлопротеины (белки в составе которых есть ионы металлов) занимали подавляющее большинство в структуре существовавших белков. К такому результату пришел коллектив ученых из Независимого университета Мадрида(Universidad Autonoma de Madrid de Cantoblanco), Испания, Центра инфекционных исследований (HZI, Helmholtz-Zentrum fur Infektionsforschung GmbH) и Технического университета им. Карла-Вильгельма (Technische Universitaet Carolo-Wilhelmina) в Брауншвейге, Германия, а также Эссекского университета (University of Essex) в Колчестере, Великобритания. Они провели длительные наблюдения над микробом, названным ферроплазмой, сообщает журнал Nature.
Ферроплазма (микроорганизм, относящийся к домену архей) была выделена в 2000 году. Она размножается почкованием и встречается в районах, богатых сульфидными рудами, например, пиритом. Известно, что этот организм сам производит органику из углекислого газа. Для фиксации последнего используется химическая реакция окисления двухвалентного железа.
В 2005 году микробиологи обнаружили в составе ферроплазмы железосодержащий металлофермент, а в ходе последующего более детального исследования выяснилось, что из 189 белков этого организма, которые удалось идентифицировать, лишь 26 не содержали железа. При этом упомянутый химический элемент имеет жизненно важную функцию: при удалении его ионов из молекул белков они существенно изменяли структуру и в конечном счете теряли функциональную активность.
Изучая причины такого обилия железосодержащих металлопротеинов у ферроплазмы, биологи обратились к структуре ее ближайшего родственника — археи Picrophilus torridus, а также неродственного, но обитающего в таких же условиях микроорганизма — бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans. В обоих случаях не было отмечено повышенного содержания ионов металла. Таким образом, ферроплазму можно считать своеобразным научным парадоксом.
Как полагают исследователи, этот микроорганизм — случайно сохранившееся свидетельство о первых этапах развития жизни. Зародившись в среде, очень напоминающей условия существования ферроплазмы, древнейшие бактерии сначала использовали для необходимых химических реакций простые неорганические катализаторы, в первую очередь, соединения железа и серы. Постепенно эти катализаторы замещались более эффективными органическими, то есть белками, и вполне естественно предположить, что первые белки включали в себя атомы железа.
В дальнейшем, столкнувшись с резким дефицитом доступного железа, организмы были вынуждены заменить нуждающиеся в нем белки на другие, способные справляться с возложенными на них функциями без помощи металла. В конце концов, железо сохранилось только в тех белках, которые без него совсем обойтись не могут.
