Dünyanın bu gezegende yaşamın gelişmesine yol açan ilk oksijen molekülleri, yeni tanımlanan bir enzime bel bağlamış olabilir, bilim adamları bu hafta bildirdiler.
Yaklaşık 2.4 milyar yıl önce, gezegen atmosferik oksijen seviyelerinde büyük bir artış yaşadı. Bilim adamları, Oksijenasyon Olayı olarak adlandırılan bu oksijenin yükselişinin, ilk fotosentetik organizmaların varlığına bağlı olduğunu uzun zamandır tutmuşlardır. (Oksijen, karbondioksiti şekerli yiyeceklere dönüştürmek için güneş ışığını kullanan fotosentezin bir yan ürünüdür.) Ancak hiç kimse bu oksijen üreten organizmaların neden en başta ortaya çıktığını bilemezdi.
"Oksijen zehirlidir, o halde neden canlı bir organizma oksijen üretir?" Çalışma yazarı yazar Illinois Üniversitesi'nde biyolog olan Gustavo Caetano-Anollés bir açıklamada bulundu. "Bir şey bunu tetiklemiş olmalı."
Gizemin dibine ulaşmak için Caetano-Anollés ve meslektaşları, yaşamın her alanında neredeyse 1000 canlıda protein kıvrımlarını analiz ettiler. Caetano-Anollés'in açıkladığı bir kat, genellikle proteini oluşturan amino asitlerin mutasyonları veya diğer değişikliklerden etkilenmeyen bir proteinin yapısal ve işlevsel olarak ayrı bir bölgesidir. Bu tutarlılık nedeniyle, protein kıvrımları uzun vadeli evrimsel kalıpların güvenilir belirleyicileridir.
Analizleri ile araştırmacılar, çeşitli mikrobiyal fosiller kullanarak kalibre ettikleri bir protein tarihi zaman çizelgesi oluşturdular. En eski oksijen bazlı işlemin, vücuttaki birçok protein enziminin aktivitesi için gerekli olan, B6 vitamini aktif formunun piridoksal üretimini içerdiğini bulmuşlardır.
Öyleyse eski organizmalar temel piridoksiyi nasıl aldı? Araştırmacılar, yaklaşık 2.9 milyar yıl öncesine kadar piridoksal bir geçmişe sahipler, aynı zamanda manganez katalaz enzimi ortaya çıktı.
Manganez katalaz hidrojen peroksiti suya ve oksijene indirgiyor - bazı jeokimyacıların o zamandaki yeryüzündeki buzulların bol olduğu ve güneş radyasyonu bombardımanı ile salındığı çevresel hidrojen peroksit ile başa çıkmaya çalışırken, bu enzime erken organizmalar gelmiş olabilir. Organizmalar esasen glasiyal hidrojen peroksiti manganez katalaz ile parçalayarak piridoksal üretmek için gereken oksijeni elde ettiler.
Caetano-Anollés, bulguların, oksijen bazlı solunumun Büyük Oksidasyon Olayı'ndan 300 milyon ila 400 milyon yıl önce başladığını ileri süren diğer çalışmalarla uyumlu olduğunu belirtiyor. Zamanlama işe yarıyor çünkü oksijen üretimi muhtemelen oksijen başaklarından çok önce meydana geldiğini söyledi.
Caetano-Anollés, hidrojen peroksiti indirgeme ve oksijen oluşturma yeteneğiyle, manganez katalazının "gezegendeki oksijenin yükselmesi için moleküler suçlu" olabileceğini söyledi.
Çalışma dergi 10 Yapı dergisinde yayınlandı.