Два отдельных старта для земной жизни
Результаты международного исследования позволяют предположить, что первые клетки, способные к свободному существованию, могли появиться на нашей планете не в одном, а в двух самостоятельных сценариях. Как показал анализ, бактерии и археи, несмотря на общий генетический код, вероятно, переходили от жизни возле гидротермальных источников к автономному существованию раздельно. Работа, обнародованная 12 августа в ScienceDaily, посвящена раннему клеточному метаболизму и охватывает 420 биохимических реакций.
Ученые сопоставляли геномы и структурные особенности белков у бактерий и архей. Судя по их расчетам, у LUCA — последнего общего предка всех клеток — имелись ферменты лишь примерно для половины из этих 420 реакций. Остальные процессы могли протекать с участием металлов, которые в естественном виде присутствовали в среде гидротермальных источников.
В ходе работы обнаружились случаи, когда бактерии и археи независимо друг от друга выработали ферменты разного устройства для одних и тех же жизненно важных превращений. Это указывает: два микробных царства имеют общее происхождение, но дальше развивались по отдельности, приспосабливаясь к собственным условиям. Вероятным источником энергии для ранних клеток исследователи называют фосфит: при взаимодействии с палладием он способен инициировать реакции, связанные с метаболическим фосфорилированием.
Чтобы упорядочить данные, авторы создали математический инструмент, с помощью которого 420 реакций удалось выстроить от простых к сложным. Получается, что генетический код у всех клеток, возможно, был унаследован от общего предка, однако выход бактерий и архей на независимое существование происходил, скорее всего, у каждой линии своим путем. Итоговая картина происхождения жизни на Земле выглядит необычно.
Эти выводы важны для понимания того, как развивалась жизнь на планете, и способны скорректировать представления о приспособлении клеток к среде. Обнаружение независимого становления бактерий и архей подчеркивает, насколько сложными были эволюционные процессы, приведшие к нынешнему разнообразию живых организмов. Для русскоязычной аудитории это также хороший повод вспомнить, что фундаментальная наука до сих пор не имеет окончательного ответа о происхождении жизни.
Полученные результаты открывают новые направления в изучении обмена веществ древних клеток и их существования в условиях, сильно отличающихся от современных. Это может повлиять на будущие работы в области биохимии и генетики, а также на поиски жизни за пределами Земли.