Život na Zemi mohl vzniknout dvakrát, ukazuje nová studie

První volně žijící buňky na Zemi možná nevznikly v rámci jediné události. Bakterie a archea, dvě prapůvodní linie života, podle studie zveřejněné v úterý v časopise Science Advances zřejmě překročily hranici mezi neživou chemií a živými organismy nezávisle na sobě.eurekalert+1

Mezinárodní tým vedený biology z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfu zkoumal hlubokou historii metabolismu, tedy sítě přibližně 420 chemických reakcí, které buňky využívají k tvorbě aminokyselin, bází RNA a vitaminů z jednoduchých sloučenin. Jejich analýza ukazuje na společný chemický počátek v hydrotermálních průduších, po němž následovaly dvě samostatné cesty k buněčné nezávislosti.

Společný předek s neúplnou chemií

Vědci rekonstruovali metabolické schopnosti organismu LUCA, posledního univerzálního společného předka všech buněk. Zjistili, že LUCA disponoval enzymy pouze pro zhruba polovinu reakcí potřebných pro metabolismus. Zbývající reakce byly pravděpodobně katalyzovány kovy, jako jsou železo, nikl, kobalt a palladium, které se přirozeně vyskytují v systémech hydrotermálních průduchů.thebrighterside+1

Tým identifikoval čtyři fáze vzniku katalýzy: počáteční fázi závislou výhradně na kovech, hybridní fázi kovu a enzymu u organismu LUCA a následně dvě odlišné cesty, kdy si bakterie a archea vyvinuly vlastní enzymy, které nahradily katalyzátory z okolního prostředí. V pěti případech si obě linie vyvinuly strukturně nepříbuzné proteiny k provedení stejné základní reakce, což je důkazem paralelního, nezávislého vývoje.sciencealert+2

„Nová data vedou k jedinému závěru,“ uvedl hlavní autor studie William Martin. „Bakteriální a archeální linie přešly k volně žijícímu stavu nezávisle na sobě. Pouze volně žijící buňky jsou živé. Nazvěme to pravým jménem: díváme se na jeden původ genetického kódu, ale na dva počátky života.“eurekalert+1

Zdroj energie před vznikem ATP

Studie se zabývá také tím, jak byl raný metabolismus poháněn před vznikem ATP. Tým prokázal, že fosfit, redukovaná forma fosforu vyskytující se v serpentinizujícím hydrotermálním prostředí, dokáže v kombinaci s palladiem pohánět fosforylační reakce ve vodě přes noc, čímž nahrazuje roli ATP a enzymů při přenosu chemické energie.bioengineer+2

„Fosfit a palladium nahrazují ATP and enzymy. Je to úžasné a díky tomu je mnohem snazší pochopit ranou evoluci,“ uvedla Manon Schlikkerová z düsseldorfského týmu.sciencealert

Přepisování stromu života

Zjištění mění pohled na vznik života, který nyní vnímáme spíše jako dvě události než jako jednu. Zatímco všechny buněčné organismy sdílejí jediný genetický kód zděděný po organismu LUCA, schopnost žít nezávisle na prostředí hydrotermálních průduchů bohatých na minerály mohla být u bakterií a archeí dosažena odděleně. Určité nejasnosti přetrvávají: archeální enzymy jsou méně prozkoumané a mnoho předpokládaných reakcí poháněných kovy stále postrádá přímé experimentální potvrzení. Studie však vědcům nabízí definovanou síť reakcí, možný zdroj energie a konkrétní geologické prostředí pro další testování.smithsonianmag+2