Бактерии и археи изобрели жизнь по-разному — сенсационные данные

Science Advances: жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи

изображение сгенерировано нейросетью «Алиса», Михаил Смальцев

В журнале Science Advances опубликовано исследование международной группы ученых под руководством Уильяма Мартина из Университета имени Генриха Хайне в Дюссельдорфе, которое переворачивает традиционные представления о зарождении жизни на Земле. Согласно новым данным, ключевой эволюционный порог, превративший неживую материю в живые организмы, мог быть преодолен не один, а два раза независимо друг от друга.

В центре внимания ученых оказался базовый метаболизм — совокупность химических реакций, необходимых для поддержания жизни. Анализируя структуры ферментов в геномах бактерий и архей, исследователи разработали алгоритм для упорядочивания их по сложности и восстановили приблизительную хронологию эволюции. Выяснилось, что последний универсальный общий предок всех клеток (LUCA) обладал ферментами лишь для половины метаболических реакций, тогда как 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, произошел 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 значительно упрощает понимание того, как ранние протоклетки могли обходиться без сложных органических катализаторов.

Если выводы исследования подтвердятся, научному сообществу придется пересмотреть классическую модель древа жизни. Вместо единого «ствола» в лице LUCA, от которого отходят все известные формы жизни, возможно, существовало два совершенно отдельных основания, разошедшихся у самых корней — еще 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.

Что будет с планетой после ядерной войны