Життя на Землі могло народитися двічі: нова теорія вчених змінює уявлення про наше походження
Те, що люди, тварини, рослини й мікроорганізми взагалі існують, — результат неймовірно довгого ланцюга випадковостей, який почався понад чотири мільярди років тому. Але найбільша загадка залишається незмінною: як із неживої хімічної суміші з’явилося перше життя?
Нове дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, пропонує радикальну відповідь. На думку авторів, цей перехід міг статися не один раз, а двічі.
Вчені з Генріх-Гейне університету в Дюссельдорфі проаналізували найдавніші ферменти, пов’язані з основними метаболічними реакціями бактерій і архей — двох головних гілок мікроскопічного життя. І виявили несподіване: ферменти, які виконують однакові життєво важливі функції, у цих груп мають різне походження та різну структуру.
За словами біолога Вільяма Мартіна, це може означати, що бактерії та археї незалежно одна від одної навчилися бути справді живими клітинами.
Спочатку працювали не ферменти, а метали
Сьогодні всі живі організми покладаються на ферменти — білки, що прискорюють хімічні реакції. Але виникає класичне питання «курки та яйця»: якщо ферменти самі є продуктом біохімії, то як почалися перші реакції без них?
Дослідники вважають, що відповідь ховається у середовищі ранньої Землі. У гідротермальних джерелах та інших дуже реактивних місцях природні метали могли виконувати роль перших каталізаторів. Вони допомагали перетворювати прості сполуки — водень, аміак і вуглекислий газ — на більш складні молекули, з яких згодом виникли амінокислоти та інші «цеглинки» життя.
Команда запропонувала чотири етапи розвитку метаболізму:
- спочатку реакції запускалися лише металами;
- потім примітивні протоклітини почали створювати перші власні ферменти;
- залежність від зовнішніх каталізаторів поступово зменшувалася;
- і лише після цього з’явилися повністю автономні, вільноживучі клітини.
Найцікавіше, що цей останній крок, ймовірно, стався вже після розділення бактерій і архей.
LUCA був не зовсім «повноцінним» організмом
Традиційно вважається, що все сучасне життя походить від одного спільного предка — LUCA (Last Universal Common Ancestor). Однак нові дані свідчать, що LUCA міг бути не повністю самостійним організмом.
Вчені дійшли висновку, що він мав ферменти лише для приблизно половини основних метаболічних реакцій, а решта все ще залежала від хімії навколишнього середовища.
Іншими словами, LUCA міг бути лише проміжною стадією між неживою хімією та справжнім життям.
Ще одна загадка — енергія
Сучасні клітини використовують молекулу АТФ як універсальне джерело енергії. Але АТФ теж створюється ферментами. Дослідники припускають, що на ранній Землі цю роль міг виконувати інший фосфорвмісний компонент — фосфіт, який природно зустрічається у гідротермальних джерелах.
У лабораторних експериментах фосфіт разом із металевим каталізатором зміг запускати реакції, схожі на ранні етапи метаболізму, без участі ферментів і АТФ.
Два «стовбури» дерева життя?
Якщо ця гіпотеза підтвердиться, вона може змінити саме уявлення про еволюцію. Ми звикли малювати дерево життя з одним спільним стовбуром, від якого відходять усі гілки.
Нова теорія натякає на іншу картину: два окремі стовбури, які розійшлися ще до того, як їхні предки стали повністю живими клітинами.
Поки що це лише смілива наукова гіпотеза, а не остаточний факт. Але вона нагадує, наскільки мало ми все ще знаємо про найперші миті історії життя на Землі — і про те, що навіть наше власне походження може виявитися значно складнішим, ніж ми уявляли.
Джерело: portaltele.com.ua