Глюкоза, основной источник энергии для человеческого организма, не является созданием лаборатории или продуктом технологической переработки, как может показаться на первый взгляд. Ее происхождение - это сложная биохимическая история, которая разворачивается на протяжении миллионов лет в интересах существования живой материи. Исследование, опубликованное в журнале Nature под названием "Пути эволюции метаболизма глюкозы", дает беспрецедентный взгляд на происхождение глюкозы в естественной системе, а именно в процессе фотосинтеза.

Авторы исследования, международная команда биохимиков и микробиологов, исходили из предположения, что первые формы жизни на Земле были анаэробными – существовали без кислорода. В их мире энергия извлекалась из химических соединений, а не из солнечного света. Постепенно, миллиарды лет назад, в условиях древнего океана появились организмы, способные использовать световую энергию посредством протофотосинтеза. Этот процесс был значительно упрощен по сравнению с современным, а основным "заводским агрегатом" для синтеза органических веществ был водород.

Исследование показало, что в процессе протофотосинтеза глюкоза не образуется напрямую, как это происходит в современных растениях. Вместо этого образуются простые сахара, такие как дигидрированная фосфорная кислота, которые постепенно усложняются по мере развития фотосинтеза. Этот процесс сопровождался накоплением кислорода в атмосфере, что создало новые возможности для развития более сложной, аэробной жизни.

В ходе эволюции появились гены, кодирующие ферменты – особые белковые молекулы, ускоряющие биохимические реакции. Среди них была выделена особая группа, которая обеспечивает превращение дигидрированной фосфорной кислоты и других промежуточных продуктов в глюкозу. Эти гены распространяются по живым системам путем горизонтального переноса генов, то есть передачи генов между организмами без процесса размножения. Таким образом, способность синтезировать глюкозу распространилась по всему древу жизни.

Сочетание этих изменений в течение геологического времени привело к появлению "золотого стандарта" углеводной энергии – глюкозы, какой мы ее знаем сегодня. Исследователи отмечают, что глубокое понимание эволюционных путей метаболизма глюкозы открывает новые перспективы для разработки новых подходов к лечению сахарного диабета и других заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена.

Эта научная картина не только проясняет происхождение этой важной биологической молекулы, но и напоминает нам о взаимосвязи всего живого на планете, где процессы, зародившиеся миллиарды лет назад, продолжают формировать основы нашей жизнедеятельности.