Життя на Землі виникало не один раз: вчені стверджують, що це відбувалося двічі

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років, і за цей час наша планета встигла стати домівкою для неймовірної кількості видів. Сам факт існування людей та будь-якої іншої живої істоти — це низка дивовижних випадковостей, що сягають понад 4 мільярди років у минуле. Однією з головних загадок є те, як саме життя виникло з первісного "бульйону" з речовин, які явно не були живими, пише Science Alert.

Тепер нове радикальне дослідження припускає, що цей малоймовірний поріг міг бути подоланий не один раз, а двічі. Нове дослідження було проведено командою з Університету імені Генріха Гейне в Дюссельдорфі й зосередилося на найпростішому наборі хімічних реакцій, які, як вважається, забезпечили цю трансформацію. Результати вказують на те, що дві основні лінії життя — бактерії та археї — ймовірно, могли розвинутися незалежно одна від одної.

За словами співавтора дослідження, біолога Вільяма Мартіна, дивно, що ферменти, які каталізують ці реакції, не збереглися на еволюційному рубежі, що розділяє бактерії та археї. Тепер нові дані залишають лише один можливий варіант: бактеріальні та археальні лінії незалежно одна від одної дійшли до вільноживучого стану. Таким чином, за словами вчених, вони розглянули одне походження генетичного коду, але два походження життя.

Зазначимо, що висновок вчених є досить сміливим, зважаючи на те, наскільки складно визначити, що взагалі являє собою життя. За словами вчених, під життям розуміється матерія, яка реагує на навколишнє середовище, поглинає енергію, росте та розмножується. Втім, навіть це твердження є недосконалим, оскільки віруси можуть робити більшість із зазначеного, але все ж традиційно не вважаються живими.

Один із універсальних аспектів життя, якого немає у вірусів, — це метаболізм, сукупність хімічних реакцій, які організми використовують для утворення молекул, життєво важливих для їхньої повсякденної діяльності. Ферменти — основні білки, що діють як каталізатори цих реакцій в організмах. У результаті виникає питання: що було першим?

Самі ферменти є продуктами хімічних реакцій — тож як же перші форми життя почали метаболізувати речовини, зокрема ферменти, без допомоги інших ферментів? Вважається, що відповідь, ймовірно, криється в навколишньому середовищі.

Вважається, що перше життя на Землі виникло в надзвичайно реактивних середовищах — наприклад, у гідротермальних джерелах. Метали, які природним чином зустрічаються в цих місцях, могли бути першими каталізаторами метаболізму, перетворюючи такі сполуки, як водень, аміак і вуглекислий газ, на інші корисні молекули.

Зазначимо, що майже все, що стосується походження метаболізму, є предметом дискусій, проте більшість вчених сходяться в одному: мережа з близько 400 реакцій, яка перетворює H2, CO2, NH3, H₂S та фосфат в амінокислоти, основи та кофактори, не могла виникнути миттєво.

У новому дослідженні вчені вивчили білкові структури основних метаболічних ферментів у геномах бактерій та архей. У результаті вченим вдалося розробити метод та алгоритм для їхнього упорядкування за рівнем складності. На основі цих даних їм вдалося визначити, які з них еволюціонували в якому порядку, та склали приблизну хронологію.

Результати свідчать про те, що останній універсальний предок усіх клітин, LUCA, мав ферменти лише для половини реакцій метаболізму. Водночас інша половина каталізувалася металами у навколишньому середовищі, де виник LUCA.

За словами вчених, усе вказує на те, що предки бактерій та архей незалежно один від одного розвинули структурно різні ферменти для каталізації однієї й тієї ж важливої метаболічної реакції. Такі паралельні винаходи могли прокласти шлях до незалежної появи вільноживучих бактерій та архей

Інші новини науки

• Світу катастрофічно не вистачає річкового піску: люди видобувають більше, ніж Земля може відтворити
• Названо морського гіганта, який видає найгучніший звук в океані: ніхто не знає, чому