Жизнь на Земле возникала не единожды: ученые утверждают, что это происходило дважды

История Земли насчитывает более 4,5 миллиарда лет, и за это время наша планета успела стать домом для невероятного количества видов. Сам факт существования людей и любого другого живого существа — череда удивительных случайностей, тянущихся более чем на 4 миллиарда лет назад. Одной из главных загадок является то, как именно жизнь возникла из первобытного "бульона" из веществ, которые явно не были живыми, пишет Science Alert.

Теперь новое радикальное исследование предполагает, что этот маловероятный порог мог быть преодолен не один раз, а дважды. Новое исследование было проведено командой из Университета имени Генриха Хайне в Дюссельдорфе и было сосредоточено на самом элементарном наборе химических реакций, которые, как считается, обеспечили эту трансформацию. Результаты указывают на то, что две основные линии жизни, бактерии и археи, вероятно, могли развиться независимо друг от друга.

По словам соавтора исследования, биолога Уильяма Мартина, удивительно, что ферменты, катализирующие эти реакции, не сохранились на эволюционном рубеже, разделяющем бактерии и археи. Теперь новые данные оставляют лишь один возможный вариант: бактериальные и археальные линии независимо друг от друга пришли к свободноживущему состоянию. Таким образом, по словам ученых, они рассмотрели одно происхождение генетического кода, но два происхождения жизни.

Отметим, что вывод ученых является весьма смелым, учитывая, насколько сложно определить, что вообще представляет собой жизнь. По словам ученых, под жизнью понимается материя, которая реагирует на окружающую среду, поглощает энергию, растет и размножается. Впрочем, даже это утверждение несовершенно, поскольку вирусы могут делать большинство из этого, но все же традиционно не считаются живыми.

Один из универсальных аспектов жизни, которого нет у вирусов — это метаболизм, совокупность химических реакций, которые организмы используют для создания молекул, жизненно важных для их повседневной деятельности. Ферменты — основные белки, действующие как катализаторы этих реакций в организмах. В результате возникает вопрос: что было первым?

Сами ферменты являются продуктами химических реакций — так как же первые формы жизни начали метаболизировать вещества, включая ферменты, без помощи других ферментов? Считается, что ответ, вероятно, кроется в окружении.

Считается, что первая жизнь на Земле возникла в чрезвычайно реактивных средах — например, в гидротермальных источниках. Металлы, которые естественным образом встречаются в этих местах, могли быть первыми катализаторами метаболизма, превращая такие соединения, как водород, аммиак и углекислый газ, в другие полезные молекулы.

Отметим, что почти все, что касается происхождения метоаболизма, является предметом дискуссий, однако большинство ученых сходятся в одном: сеть из около 400 реакций, которая превращает H2, CO2, NH3, H2S и фосфат в аминокислоты, основания и кофакторы, не могла возникнуть мгновенно.

В новом исследовании ученые изучили белковые структуры основных метаболических ферментов в геномах бактерий и архей. В результате ученым удалось разработать метод и алгоритм для упорядочивания их по сложности. На основе этих данных им удалось определить, какие из них эволюционировали в каком порядке, и составили приблизительную хранологию.

Результаты указывают на то, что последний универсальный предок всех клеток, LUCA, обладал ферментами только для половины реакций метаболизма. В то же время другая половина была катализирована металлами в окружающей среде, где возник LUCA.

По словам ученых, все указывает на то, что предки бактерий и архей независимо друг от друга развили структурно различные ферменты для катализа одной и той же важной метаболической реакции. Такие параллельные изобретения могли проложить путь к независимому появлению свободноживущих бактерий и архей

Другие новости науки

• Миру катастрофически не хватает речного песка: люди забирают больше, чем Земля может восполнить
• Назван морской гигант, издающий самый громкий звук в океане: никто не знает почему