Переосмысливают происхождение жизни
В журнале Science Advances международная группа учёных под руководством Уильяма Мартина из Университета имени Генриха Хайне в Дюссельдорфе опубликовала исследование, которое меняет традиционные представления о зарождении жизни на Земле.
Учёные выяснили, что ключевой эволюционный порог, превративший неживую материю в живые организмы, мог быть преодолён не один, а два раза независимо друг от друга. Учёные сосредоточились на базовом метаболизме — совокупности химических реакций, необходимых для поддержания жизни.
Они разработали алгоритм для упорядочивания ферментов в геномах бактерий и архей по сложности и восстановили приблизительную хронологию эволюции. Выяснилось, что последний универсальный общий предок всех клеток (LUCA) обладал ферментами лишь для половины метаболических реакций, а остальные процессы катализировались металлами из окружающей среды, характерной для гидротермальных источников.
Ключевым открытием стало то, что переход к состоянию «свободноживущей клетки», способной полностью обеспечивать свой метаболизм без внешних катализаторов, произошёл уже после разделения эволюционных линий на бактерии и археи. Каждая из этих ветвей независимо нашла собственные структурные решения для одних и тех же биохимических задач, разработав различные ферменты для катализа важнейших реакций.
«Новые данные позволяют сделать лишь один вывод: бактериальные и археальные линии независимо друг от друга перешли в свободноживущее состояние. Мы рассматриваем одно происхождение генетического кода, но два происхождения жизни», — заявил Мартин.
Дополнительным аргументом в пользу этой теории стало открытие альтернативных путей раннего метаболизма. Исследователи обнаружили, что фосфит — форма фосфора, естественно встречающаяся в гидротермальных источниках, — в сочетании с палладием способен заменять современные АТФ и ферменты в реакциях фосфорилирования, проходящих в воде всего за одну ночь.
Это упрощает понимание того, как ранние протоклетки могли обходиться без сложных органических катализаторов. Если выводы исследования подтвердятся, научному сообществу придётся пересмотреть классическую модель древа жизни.
Возможно, существовало два отдельных основания, разошедшихся у самых корней — ещё до того, как их обладатели технически стали живыми организмами. Это открытие не только заполняет важные пробелы в понимании абиогенеза, но и ставит перед биологами новый фундаментальный вопрос о природе и множественности путей возникновения жизни во Вселенной.