Language
Country/Area
No result found
Чудо глубоководных гидротермальных источников: как обратный цикл Кребса способствует зарождению жизни в экстремальных условиях?
Происхождение жизни в отдаленных глубоководных гидротермальных источниках остается неразгаданной загадкой для науки. По мере углубления исследований ученые обнаруживают, что обратный цикл Кребса может быть важным ключом к пониманию того, как зародилась ранняя жизнь в экстремальных условиях. Эта информация не только меняет наше понимание эволюции жизни, но и дает новое представление о метаболических программах микроорганизмов и их влиянии на жизненную систему Земли.
Обратный цикл Кребса — это ряд химических реакций, которые некоторые бактерии и археи используют для преобразования углекислого газа и воды в углеродные соединения. Хотя этот процесс сложен, он показывает, как организмы используют доступные ресурсы в окружающей среде. Получите ресурсы, чтобы выжить .
Основные принципы обратного цикла Кребса
Обратный цикл Кребса можно рассматривать как процесс, обратный циклу Кребса. Традиционный цикл Кребса в основном окисляет углеводы до углекислого газа и воды, тогда как обратный цикл делает наоборот, используя углекислый газ и воду для синтеза углеродных соединений. Эта реакция происходит в экстремальных условиях, например, в подводных гидротермальных источниках при высоких давлениях и температурах, где некоторые бактерии, такие как Aquificota, могут использовать водород, сульфид или сульфат в качестве доноров электронов для облегчения процесса.
Уникальность химических реакций
По сравнению с окислительным циклом Кребса, обратный цикл Кребса имеет свою собственную особую ферментную систему. Для этого цикла необходимы три специфических фермента: цитратлиаза, пироэнатредуктаза и α-кетоглутаратсинтаза, которые катализируют реакции, существенно отличающиеся от их окислительных аналогов. В частности, процесс восстановления пиреноевой кислоты требует использования низкопотенциального восстановителя вместо традиционного НАДН.
Зарождение жизни в экстремальных условиях
Обратный цикл Кребса не только дает ключи к первоначальной гипотезе жизни, но и играет важную роль в модели биохимических реакций ранней Земли. Исследование показало, что некоторые неупорядоченные химические реакции могут протекать в условиях минерального катализа и фотохимии, а ионы металлов, таких как железо, могут способствовать ускорению этих реакций в кислой среде. Это говорит нам о том, что в ранней земной среде, где отсутствовали современные биологические ферменты, могли ли существовать другие способы стимуляции биологических реакций?
Ученые полагают, что обратный цикл Кребса является эффективной моделью для понимания происхождения жизни, и многие реакции могут происходить в условиях высокого давления и высокой температуры в глубоководных гидротермальных источниках.
Возможные последствия для медицинской сферы
Обратный цикл Кребса важен не только для зарождения ранней жизни на Земле, но недавние исследования показали, что он также может быть связан с патологией рака, особенно меланомы. Опухолевые клетки адаптируют нормальные метаболические пути к своим потребностям, и обратный цикл Кребса может играть в этом определенную роль, теперь известный как «эффект Варбурга». Это означает, что мы сможем выявлять и воздействовать на раковые клетки с помощью этих метаболических адаптаций.
Микроорганизмы используют обратный цикл Кребса
Было показано, что различные микроорганизмы, такие как Thiomicrospira denitrificans, Candidatus Arcobacter и Chlorobaculum tepidum, способны использовать обратный цикл Кребса для преобразования углекислого газа в углеродные соединения. Это не только подтверждает гипотезу об их происхождении от древних протеобактерий, но и показывает, что организмов, использующих этот цикл, может быть гораздо больше, чем мы считали ранее. Заключение
Обратный цикл Кребса дает нам новый взгляд на понимание происхождения жизни в экстремальных условиях и вдохновляет нас на изучение новых тайн клеточного и микробного метаболизма. В этой серии исследований мы не можем не задаться вопросом: существуют ли формы жизни, использующие схожие механизмы в других уголках Вселенной?
