У науковому світі розгортається дискусія, здатна перевернути фундаментальні уявлення про походження життя на Землі. Група дослідників з Університету Генріха Гейне в Дюссельдорфі (Німеччина) опублікувала в авторитетному журналі Science Advances роботу, яка ставить під сумнів догму про єдиного спільного предка всіх живих організмів. Згідно з новими даними, перехід від неживої хімічної матерії до повноцінних живих клітин міг статися на нашій планеті двічі, незалежно один від одного.
Кінець епохи LUCA: два шляхи до автономії
Довгий час наукова спільнота оперувала концепцією LUCA (Last Universal Common Ancestor — останній універсальний спільний предок). Вважалося, що всі існуючі сьогодні форми життя, від бактерій до людини, ведуть своє походження від однієї єдиної клітини, що виникла мільярди років тому. Однак новий аналіз ферментів та базових хімічних реакцій виявив суттєві відмінності між двома основними гілками прокаріот — бактеріями та археями.
Керівник дослідження Вільям Мартін та його колеги виявили, що ферменти, які відповідають за каталіз однакових базових реакцій метаболізму, мають принципово різну структуру у цих двох груп. Це свідчить про те, що бактерії та археї сформували власні автономні системи метаболізму окремо одна від одної. Виходить, що LUCA не був повноцінним живим організмом у сучасному розумінні, а скоріше являв собою набір генетичного коду та примітивних механізмів, які потім еволюціонували двома різними траєкторіями.
Роль металів та гідротермальних джерел
Вчені припускають, що перші хімічні реакції, які стали фундаментом для життя, відбувалися в екстремальних умовах біля підводних гідротермальних джерел. На початкових етапах еволюції роль каталізаторів виконували не білкові ферменти, а природні метали, такі як палладій, що присутні у воді. Саме вони сприяли перетворенню водню, аміаку та вуглекислого газу на органічні молекули.
Ключовим відкриттям стало вирішення давньої проблеми джерела енергії для первинного метаболізму. Сучасні клітини використовують для цього молекулу АТФ, синтез якої сам по собі вимагає складних ферментативних процесів. Експерименти показали, що на ранніх етапах цю роль міг виконувати фосфіт — форма фосфору, що природним чином зустрічається біля гідротермальних джерел і легко вступає в реакції без участі ферментів. Це дозволило примітивним системам функціонувати до появи складних білкових структур.
Паралельна еволюція: від хімії до біології
Згідно з новою гіпотезою, бактерії та археї незалежно розробили власні білкові ферменти, щоб замінити неорганічні металеві каталізатори та стати повністю автономними клітинами. Це явище можна охарактеризувати як паралельну еволюцію: людство спостерігає одне походження генетичного коду, але два окремі джерела повноцінного клітинного життя.
Якщо висновки вчених підтвердяться подальшими дослідженнями, традиційне «дерево життя» доведеться кардинально переписати. Замість одного спільного стовбура, від якого відходять усі гілки біосфери, воно може мати два окремі джерела, що сформувалися ще до появи перших повноцінних клітин. Це відкриває нові горизонти для пошуку життя на інших планетах, де умови можуть сприяти виникненню біохімії, відмінної від земної.
