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The Energetics and Habitat of Metabolic Origin

Descripción del proyecto

Un enfoque fisiológico y químico para hallar las primeras formas de vida en la Tierra

El origen de la vida en la Tierra sigue siendo un gran misterio. La vida es una reacción química. Pero ¿cómo, dónde y de qué surgió la reacción química de la vida? ¿Cómo se produjo la diversificación primordial del metabolismo? El proyecto EcolMetabOrigin, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, trata de responder a estas preguntas a través de la química metabólica y las probables reacciones bioquímicas. Los socios del proyecto aplicarán las herramientas de la fisiología comparativa, la termodinámica y la genómica comparativa en una investigación pionera sobre el proceso de evolución metabólica temprana. En concreto, en EcolMetabOrigin se investigarán las propiedades termodinámicas de las redes metabólicas modernas en busca de la información retenida procedente del origen geoquímico del metabolismo microbiano, su trayectoria evolutiva hasta el origen y la difusión del hemo y los citocromos durante la diversificación microbiana temprana.

Objetivo

Life is a chemical reaction. Over 1000 individual reactions are driven in the direction of cell growth by the coupling of biosyntheses to environmentally available exergonic reactions that are harnessed by a handful of enzymes in energy metabolism. How, where, and from what the chemical reaction of life arose, and how the primordial diversification of metabolism proceeded are the topics of this proposal. Evidence for the process of metabolic origin and traces from the very early course of microbial evolution should be preserved in the chemical reactions of metabolism itself. This concept, traditionally germane to thoughts on biochemical evolution, is (almost) self evident: Enzymes do not perform feats of magic, they just accelerate reactions that tend to occur anyway. Biochemical reactions can therefore themselves harbor relics of, or be holdovers from, metabolic origin. Yet not all reactions are equally old, metabolism has evolved — but how? In this proposal, the tools of comparative physiology, thermodynamics, and comparative genomics, will be applied to investigate the process of early metabolic evolution. Three kinds of data stand central to the work: i) thermodynamic properties of reactions that comprise modern metabolic networks, ii) information contained in the ability of H2 in the presence of Ni3Fe and magnetite catalysts to substitute for ferredoxin and enzymes in biochemical reactions, and iii) information about the evolutionary origin and phylogenetic spread of heme and cytochromes as well as the ecophysiological context of cytochrome origin. The proposed work will deliver groundbreaking insights into the chemical environment at the site of biochemical origins, inform about the pre-enzymatic nature of catalysts and reductants at the origin of metabolism, and offer insights into the course of bioenergetic evolution before and after heme as well as the ancestral function of cytochromes in accessing extracellular electron acceptors.

Régimen de financiación

ERC-ADG - Advanced Grant

Institución de acogida

HEINRICH-HEINE-UNIVERSITAET DUESSELDORF
Aportación neta de la UEn
€ 2 490 000,00
Dirección
UNIVERSITAETSSTRASSE 1
40225 Dusseldorf
Alemania

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Región
Nordrhein-Westfalen Düsseldorf Düsseldorf, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 490 000,00

Beneficiarios (1)