Біологи з’ясували, чому життя не може існувати без води

"Довгий час наші колеги намагалися зрозуміти, як вода взаємодіє з білками. Це питання є фундаментальною проблемою в біології, який стосується того, як влаштовані білки, наскільки вони стабільні, як вони змінюються і як вони працюють. Ми вважаємо, що у нас є підстави вважати, що вода управляє флуктуаціями білкових молекул на часових проміжках порядку пікосекунди ", - заявив Дунпін Чжун (Dongping Zhong) з університету штату Огайо в Коламбусі (США).

Чжун і його колеги намагалися знайти відповідь на головне "вічний" питання біології та історії розвитку життя на Землі - чому саме вода стала тим "розчинником", в якому відбуваються всі реакції всередині нашого організму і всередині всіх живих клітин. На це питання є безліч філософських відповідей, однак конкретного пояснення того, чому вода є унікальною для життя молекулою, у вчених поки не було.

Так як молекули води і білка рухаються дуже швидко, вченим довелося піти на хитрість для спостереження за їх рухом - наприклад, вони вбудували в полимеразу амінокислоту триптофан, відсутню в ній в природі, яка світилася при опроміненні лазером і "підсвічують" навколишнє воду.

Подібне світіння виникає і гасне дуже швидко, що дозволило команді Чжуна стежити за зрушеннями води і молекули білка з частотою в 10 трильйонів кадрів в секунду.

Дані спостереження показали, що вода відіграє ключову роль в процесі згортання білка та утриманні їм потрібної форми, обмежуючи рух "хвостів" ДНК-полімерази в деякі сторони. Це не давало білку розсипатися на частини і прийняти нову, неправильну форму, в якій його функції були б порушені. У вираженні Чуна, молекули води утворюють своєрідні "мережі", які женуть хвости білка в потрібні боку.

Як підкреслює біолог, даний висновок не означає, що вода має якоїсь "пам'яттю" або "структурою" - її вплив на структуру білка обумовлено тим, як пов'язані один з одним амінокислоти і як вони взаємодіють між собою і з молекулами води. По всій видимості, це властивість могло допомогти життя з'явитися в "супі" з амінокислот і інших цеглинок життя в первинному океані Землі 3,5-3,8 мільярда років тому.

"Цеглинки життя" можуть формуватися на міжзоряних частинках льоду