В научном мире разгорается дискуссия, способная перевернуть фундаментальные представления о происхождении жизни на Земле. Группа исследователей из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (Германия) опубликовала в авторитетном журнале Science Advances работу, которая ставит под сомнение догму об единственном общем предке всех живых организмов. Согласно новым данным, переход от неживой химической материи к полноценным живым клеткам мог произойти на нашей планете дважды, независимо друг от друга.
Конец эпохи LUCA: два пути к автономии
Долгое время научное сообщество оперировало концепцией LUCA (Last Universal Common Ancestor — последний универсальный общий предок). Считалось, что все существующие сегодня формы жизни, от бактерий до человека, ведут свое происхождение от одной единственной клетки, возникшей миллиарды лет назад. Однако новый анализ ферментов и базовых химических реакций выявил существенные различия между двумя основными ветвями прокариот — бактериями и археями.
Руководитель исследования Уильям Мартин и его коллеги обнаружили, что ферменты, отвечающие за катализ одинаковых базовых реакций метаболизма, имеют принципиально разную структуру у этих двух групп. Это свидетельствует о том, что бактерии и археи сформировали собственные автономные системы метаболизма отдельно друг от друга. Получается, что LUCA не был полноценным живым организмом в современном понимании, а скорее представлял собой набор генетического кода и примитивных механизмов, которые затем эволюционировали по двум разным траекториям.
Роль металлов и гидротермальных источников
Ученые предполагают, что первые химические реакции, ставшие фундаментом для жизни, происходили в экстремальных условиях у подводных гидротермальных источников. На начальных этапах эволюции роль катализаторов выполняли не белковые ферменты, а природные металлы, такие как палладий, присутствующие в воде. Именно они способствовали превращению водорода, аммиака и углекислого газа в органические молекулы.
Ключевым открытием стало решение давней проблемы источника энергии для первичного метаболизма. Современные клетки используют для этого молекулу АТФ, синтез которой сам по себе требует сложных ферментативных процессов. Эксперименты показали, что на ранних этапах эту роль мог выполнять фосфит — форма фосфора, естественным образом встречающаяся у гидротермальных источников и легко вступающая в реакции без участия ферментов. Это позволило примитивным системам функционировать до появления сложных белковых структур.
Параллельная эволюция: от химии к биологии
Согласно новой гипотезе, бактерии и археи независимо разработали собственные белковые ферменты, чтобы заменить неорганические металлические катализаторы и стать полностью автономными клетками. Это явление можно охарактеризовать как параллельную эволюцию: человечество наблюдает одно происхождение генетического кода, но два отдельных истока полноценной клеточной жизни.
Если выводы ученых подтвердятся дальнейшими исследованиями, традиционное «дерево жизни» придется кардинально переписать. Вместо одного общего ствола, от которого отходят все ветви биосферы, оно может иметь две отдельные истоки, сформировавшиеся еще до появления первых полноценных клеток. Это открывает новые горизонты для поиска жизни на других планетах, где условия могут способствовать возникновению биохимии, отличной от земной.
