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Studie: Proteinstruktur könnte für Entstehung des Lebens verantwortlich sein

Die Frage nach der Entstehung des Lebens ist bis heute nicht vollständig geklärt. Immerhin: Die Wissenschaft glaubt, der Antwort immer näherzukommen. Eine neue Studie identifiziert nun die Strukturen der Proteine, die möglicherweise dazu geführt haben, dass unser Leben auf dieser Erde möglich ist.

Ein Team von Wissenschaftlern ist der Antwort auf die Frage nach der Entstehung des Lebens ein Stück nähergekommen. (Bild: Getty Images)
Ein Team von Wissenschaftlern ist der Antwort auf die Frage nach der Entstehung des Lebens ein Stück nähergekommen. (Bild: Getty Images)

Das Leben, wie wir es kennen, nutzt Energie, um sie zu sammeln. Von dieser Prämisse ging ein Team von Wissenschaftlern aus, das eine neue Studie zur Entstehung des Leben in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Sience Advances veröffentlichte, wie das Online-Magazin Sience Alert berichtet. Demzufolge wäre die Energie höchstwahrscheinlich in Form von Sonneneinstrahlungen auf die Erde gelangt oder aus dem tiefsten Inneren der Erde, als Wärme, die durch hydrothermale Quellen auf dem Grund der alten Meere sickert.

Redox-Reaktionen sind für einige Grundformen des Lebens verantwortlich

Auf molekularer Ebene bedeutet dieser Energieverbrauch die Übertragung von Elektronen, also der grundlegende chemische Prozess, bei dem sich ein Elektron von einem Atom oder einem Molekül zu einem anderen bewegt. Dieser Elektronentransfer ist das Herzstück der Oxidations-Reduktions-Reaktion - auch als Redox-Reaktionen bekannt, und für einige der Grundfunktionen des Lebens von entscheidender Bedeutung.

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Da Metalle die besten Elemente für den Elektronentransfer sind, und die komplexen Moleküle namens Proteine die meisten biologischen Prozesse antreiben, beschlossen die Forscher, beides zu kombinieren und so nach Proteinen zu suchen, die Metalle binden.

Mit einem methodischen rechnerischen Ansatz verglichen sie metallbindenden Proteine miteinander und fanden Merkmale, die bei allen übereinstimmten – und zwar unabhängig von der Proteinfunktionalität, dem Metall an das es sich bindet, oder dem beteiligten Organismus. So habe das Team herausgefunden, dass metallbindende Kerne der Proteine tatsächlich ähnlich sind, auch wenn die Proteine selbst es vielleicht nicht sind.

Zudem habe das Wissenschaftler-Team erkannt, dass diese metallbindenden Kerne oft aus sich wiederholenden Unterstrukturen bestehen, ähnlich wie Legosteine. Seltsamerweise wurden diese Strukturen auch in anderen Regionen der Proteine gefunden, nicht nur in metallbindenden Kernen sowie in vielen anderen Proteinen, die nicht in der Studie berücksichtigt wurden.

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Diese gemeinsamen Merkmale könnten durchaus in den frühesten Proteinen vorhanden gewesen sein und sich im Laufe der Zeit zu den Proteinen entwickelt haben, die die Forscher heute sehen. Sie gehen davon aus, das lösliche Metalle im archaischen Ozean, der die Erde vor Millionen von Jahren bedeckte, für die Energieübertragung und damit für das biologische Leben verantwortlich sein könnten.

Entdeckung hilft vielleicht, Leben auf anderen Planeten zu finden

Insbesondere war das Forscher-Team dazu in der Lage, Evolutionen in Proteinentfaltung zu identifizieren, die möglicherweise die Proteine hervorgebracht haben, die wir heute kennen - fast wie ein molekulares Stammbaumprojekt.

Diese Analyse der Anfänge des Lebens kann auch wichtig werden, um nach Leben auf anderen Planeten zu suchen. Und zwar dort, wo sich das Leben entlang ähnlicher biologischer Pfade entwickelt hat. Zudem ist die Entdeckung möglicherweise auch für die Bemühungen in der synthetischen Biologie relevant, in der Biologen gezielt neue Proteine entwickeln.

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