Հետազոտություն. Երկրի վրա կյանքը կարող է երկու անգամ առաջացած լինել

Երկրի վրա առաջին ազատ ապրող բջիջները կարող է չլինեն մեկ միասնական իրադարձության արդյունք: Փոխարենը, բակտերիաները և արխեաները, կյանքի երկու սկզբնական ճյուղերը, ըստ երեքշաբթի օրը Science Advances ամսագրում հրապարակված հետազոտության, անկախաբար են անցել անօրգանական քիմիայից դեպի կենդանի օրգանիզմներ սահմանագիծը:eurekalert+1

Դյուսելդորֆի Հայնրիխ Հայնեի անվան համալսարանի կենսաբանների գլխավորած միջազգային խումբը հետևել է նյութափոխանակության խորը պատմությանը, մոտ 420 քիմիական ռեակցիաների ցանցին, որոնք բջիջներն օգտագործում են պարզ միացություններից ամինաթթուներ, ՌՆԹ հիմքեր և վիտամիններ ստեղծելու համար: Նրանց վերլուծությունը մատնանշում է հիդրոթերմալ աղբյուրներում ընդհանուր քիմիական սկիզբը, որին հաջորդել են բջջային անկախության երկու առանձին ուղիներ:

Ընդհանուր նախնի՝ թերի քիմիական կազմով

Հետազոտողները վերականգնել են բոլոր բջիջների վերջին համընդհանուր նախնու՝ LUCA-ի նյութափոխանակության հնարավորությունները: Նրանք պարզել են, որ LUCA-ն ունեցել է նյութափոխանակության համար անհրաժեշտ ռեակցիաների միայն մոտ կեսի համար նախատեսված ֆերմենտներ: Մնացած ռեակցիաները, ամենայն հավանականությամբ, կատալիզացվել են մետաղների՝ երկաթի, նիկելի, կոբալտի և պալադիումի միջոցով, որոնք բնականորեն առկա են հիդրոթերմալ աղբյուրների համակարգերում:thebrighterside+1

Խումբը հայտնաբերել է կատալիզի զարգացման չորս փուլ. սկզբնական փուլ, որն ամբողջությամբ հիմնված էր մետաղների վրա, մետաղ-ֆերմենտային հիբրիդային փուլ LUCA-ում, և այնուհետև երկու տարբերվող ուղիներ, երբ բակտերիաներն ու արխեաները յուրաքանչյուրն իրենց սեփական ֆերմենտներն են զարգացրել՝ շրջակա միջավայրի կատալիզատորներին փոխարինելու համար: Հինգ դեպքում երկու ճյուղերը զարգացրել են կառուցվածքային առումով իրար հետ չկապված սպիտակուցներ՝ նույն կենսական ռեակցիան իրականացնելու համար, ինչը զուգահեռ, անկախ հայտնագործության ապացույց է:sciencealert+2

«Նոր տվյալները թողնում են միայն մեկ եզրակացություն», — ասել է առաջատար հեղինակ Ուիլյամ Մարտինը: «Բակտերիաների և արխեաների ճյուղերն անկախաբար են անցում կատարել ազատ ապրող վիճակի: Միայն ազատ ապրող բջիջներն են կենդանի: Եկեք իրերն իրենց անուններով կոչենք. մենք գործ ունենք գենետիկական կոդի մեկ ծագման, բայց կյանքի երկու ծագման հետ»:eurekalert+1

Էներգիայի աղբյուր նախքան ԱԵՖ-ը

Հետազոտությունն անդրադառնում է նաև այն հարցին, թե ինչպես է սնվել վաղ նյութափոխանակությունը նախքան ԱԵՖ-ի գոյությունը: Խումբը ցույց է տվել, որ ֆոսֆիտը, ֆոսֆորի վերականգնված ձևը, որը հանդիպում է սերպենտինացնող հիդրոթերմալ միջավայրերում, պալադիումի հետ համատեղ կարող է մեկ գիշերվա ընթացքում ջրում ֆոսֆորիլացման ռեակցիաներ առաջացնել՝ փոխարինելով ԱԵՖ-ի և ֆերմենտների դերը քիմիական էներգիայի փոխանցման գործում:bioengineer+2

«Ֆոսֆիտը և պալադիումը փոխարինում են ԱԵՖ-ին և ֆերմենտներին. դա զարմանալի է և շատ ավելի հեշտ է դարձնում վաղ էվոլյուցիայի ընկալումը», — ասել է Դյուսելդորֆի թիմի անդամ Մանոն Շլիկերը:sciencealert

Կյանքի ծառի վերագրումը

Այս բացահայտումները կյանքի ծագումը ներկայացնում են որպես երկու իրադարձություն, այլ ոչ թե մեկ: Թեև բոլոր բջջային օրգանիզմներն ունեն LUCA-ից ժառանգած մեկ ընդհանուր գենետիկական կոդ, հանքանյութերով հարուստ աղբյուրների միջավայրից անկախ ապրելու կարողությունը կարող է ձեռք բերված լինել բակտերիաների և արխեաների կողմից առանձին-առանձին: Անորոշությունները դեռևս պահպանվում են. արխեաների ֆերմենտները դեռևս բավարար չափով ուսումնասիրված չեն, և առաջարկվող մետաղներով պայմանավորված շատ ռեակցիաներ դեռևս չունեն ուղղակի փորձարարական հաստատում: Սակայն հետազոտությունը գիտնականներին տրամադրում է հստակ ռեակցիաների ցանց, էներգիայի հնարավոր աղբյուր և կոնկրետ երկրաբանական միջավայր՝ հետագա փորձարկումների համար:smithsonianmag+2