Wszystkie organizmy żywe korzystają z metali do przeprowadzania podstawowych funkcji życiowych, takich jak oddychanie czy transkrypcja DNA. Już najwcześniejsze organizmy jednokomórkowe wykorzystywały metale, które można znaleźć w niemal połowie enzymów. Naukowcy z Uniwersytetu Michigan, California Institute of Technology oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles przekonują, że to właśnie żelazo mogło być metalem przejściowym, który umożliwił powstanie życia na naszej planecie.

Eksperci przedstawili zaskakującą hipotezę – żelazo było pierwszym i najważniejszym metalem przejściowym używanym przez organizmy żywe. "Obfitość żelaza w pierwotnych oceanach sprawiła, że inne metale przejściowe były praktycznie niedostrzegalne dla życia", podkreśla Jena Johnson z Uniwersytetu Michigan.

Ciekawy fakt: Badania pokazują, że w epoce, kiedy życie się rozwijało, oceany były bogate w żelazo. Profesor Joan Valentine z UCLA oraz Ted Present z Caltechu dołożyli wszelkich starań, by udowodnić tę tezę. Valentine twierdzi, że zebranie informacji na temat metali w składzie enzymów wczesnych form życia mogło rzucić nowe światło na ewolucję organizmów.

Kiedy naukowcy zaczęli badać, jak ta wyjątkowa ilość żelaza mogła wpływać na rozwój życia, model Teda Presenta ujawnił, że nastąpił dramatyczny spadek koncentracji rozpuszczonego żelaza w wodzie podczas tzw. katastrofy tlenowej. Jak dotychczas, nikt nie skupił się na tym, jak to wpłynęło na życia organizmów.

Badania wykazały, że żelazo odgrywało kluczową rolę w procesach biochemicznych dawnych biomolekuł. Uczona, profesor Valentine, przyznaje, że pomimo wykorzystywania w różnych formach życia innych metali, jak cynk, żelazo miało unikalną zdolność do pełnienia tych funkcji enzymatycznych w środowisku beztlenowym. To oznacza, że bez tlenu, który utleniało Fe(II) do Fe(III), żelazo mogło efektywniej działać niż cynk.

Dopiero po katastrofie tlenowej, kiedy żelazo zostało utlenione i stało się mniej dostępne biologicznie, organizmy musiały znaleźć inne metale, co otworzyło drzwi do ewolucji nowych mechanizmów enzymatycznych. Naukowcy zauważają, że życie w czasach, gdy żelazo było powszechnie dostępne, rozwijało się głównie w oparciu o ten metal, przez co nie było potrzeby ewolucji w kierunku wykorzystywania innych metali.

Katastrofa tlenowa dramatycznie ograniczyła ilość dostępnego żelaza, co zmusiło organizmy do adaptacji. Tak powstały nowe funkcje enzymatyczne, które przyczyniły się do dzisiejszej różnorodności form życia. Co więcej, ich opinia rzuca nowe światło na znaczenie żelaza jako kluczowego elementu dla rozwoju życia na Ziemi. Znalezienie odpowiednich metalicznych zasobów z pewnością miało wpływ na kształtowanie się ekosystemów w prahistorii Ziemi, co może mieć istotne konsekwencje również dla zrozumienia życia na innych planetach!