В статье, посвящённой результатам недавнего исследования, которая была опубликована на этой неделе в журнале «PLOS ONE», доктор Henry Sun и его аспирант Gaosen Zhang из Desert Research Institute (DRI), представили новые доказательства того, что поведение земных бактерий может быть довольно необычным.
Несмотря на то, что все бактерии на Земле состоят из L-аминокислот («левых»), они вполне могут расти на субстрате, содержащем («правые») D-аминокислоты. Данное исследование учёных DRI проводилось при финансовой поддержке NASA Astrobiology Institute и NASA Exobiology Program. Полученные результаты имеют чрезвычайно важное значение для исследования микроорганизмов на нашей планете и за её пределами.
По словам доктора Sun, который изучал микробную жизнь, развивающуюся в экстремальных условиях сухих долин Антарктиды, пустыни Атакама и межгорной впадине Death Valley (Долина Смерти) в районе пустыни Мохаве, это открытие важно потому, что D-аминокислоты медленно производятся в почве посредством геохимического преобразования L-аминокислот. Исследование показывает, что сами бактерии не позволяют D-аминокислотам накапливаться до критичного — токсичного — уровня, отмечает учёный.
Аминокислоты принято считать фундаментальными строительными блоками жизни. Они бывают двух видов: «левые» и «правые», причем состоят все они из одинаковых компонентов. Их основное отличие заключается в том, что содержащиеся в них трёхмерные структуры представляют собой зеркальное отражение друг друга. Ферменты и белки во всех без исключения организмах задействуют аминокислоты L-вида. Как и ожидалось, почвенный бактерии довольно активно потребляют L-аминокислоты из окружающей среды. Когда ученые «наполнили» окружающую среду D-аминокислотами, учёные заметили, что эти несовместимые с жизнью аминокислоты также быстро расходуются и это при том, что D-форма является для белков и ферментов токсичной.
По словам Sun, D-аминокислоты усваиваются не в своем первозданном виде, так как при попадании в белок, они убьют живой организм. Он отмечает, что, вероятнее всего, преобразование происходит непосредственно в бактериях, которые превращают D-аминокислоты в L-аминокислоты. Все бактерии содержат специальный фермент — рацемазу, способный трансформировать аминокислоты из одной формы в другую, объясняет учёный.
Тогда возникает другой вопрос: если все организмы на Земле синтезирую L-аминокислоты, откуда берутся D-аминокислоты? Дело в том, что аминокислотам присуще свойство, позволяющее им трансформироваться из одного вида в другой. Это процесс известен как рацемизация. Протекает данный процесс чрезвычайно медленно. Преимущественное большинство микроорганизмов не живет настолько долго, чтобы рацемизация уничтожила белки и весь организм. Однако в почвах аминокислоты могут хранится тысячи и даже миллионы лет, что приводит к аккумуляции рацемизации. D-аминокислоты, проникая в окружающую среду, теоретически, должны отравлять растения и животных, тем не менее этого не происходит.
Бактериологи знали, что бактерии содержат рацемазу, но они полагали, что эти ферменты выполняли роль «производителя» D-аминокислот. В отличии от растений и животных, бактерии нуждаются в небольшом количестве D-аминокислот. Они входят в состав клеточных стенок, повышая их устойчивость и сопротивляемость.
По словам Sun, бактерии «создали» рацемазу в процессе эволюции для интоксикации D-аминокислот.
