Ný rannsókn: Líf á jörðinni gæti hafa kviknað tvisvar

Fyrstu sjálfstæðu frumurnar á jörðinni urðu hugsanlega ekki til í einum og sama atburðinum. Þess í stað virðast bakteríur og fornbakteríur, tvær frumstæðustu ættkvíslir lífsins, hafa stigið skrefið frá líflausum efnahvörfum yfir í lifandi lífverur óháð hvorri annarri, samkvæmt rannsókn sem birt var á þriðjudag í Science Advances.eurekalert+1

Alþjóðlegt teymi undir forystu líffræðinga við Heinrich Heine-háskólann í Düsseldorf rakti sögu efnaskipta, sem er net um 420 efnahvarfa sem frumur nota til að byggja upp amínósýrur, RNA-basa og vítamín úr einföldum efnasamböndum. Greining þeirra bendir til þess að upphafið hafi verið sameiginleg efnahvörf við neðansjávarhveri, en í kjölfarið hafi tekið við tvær aðskildar leiðir í átt að sjálfstæðu frumulífi.

Sameiginlegur forfaðir með ófullkomna efnafræði

Vísindamennirnir endurgerðu efnaskiptagetu LUCA, sem er síðasti sameiginlegi forfaðir allra frumna. Þeir komust að því að LUCA hafði aðeins ensím fyrir um helming þeirra efnahvarfa sem þarf til efnaskipta. Hin efnahvörfin voru líklega hvött af málmum, svo sem járni, nikkeli, kóbalti og palladíumi, sem finnast náttúrulega í neðansjávarhverum.thebrighterside+1

Teymið greindi fjögur stig í þróun efnahvata: upphafsfasa sem byggði algjörlega á málmum, blendingstímabil málma og ensíma hjá LUCA, og síðan tvær ólíkar leiðir þar sem bakteríur og fornbakteríur þróuðu hvor um sig eigin ensím til að koma í stað hvata úr umhverfinu. Í fimm tilfellum þróuðu ættkvíslirnar tvær með sér óskyld prótín til að knýja sama lífsnauðsynlega efnahvarfið, sem er vísbending um samhliða og óháða þróun.sciencealert+2

„Nýju gögnin leiða aðeins til einnar niðurstöðu,“ sagði William Martin, einn af aðalhöfundum rannsóknarinnar. „Ættkvíslir baktería og fornbaktería þróuðust yfir í sjálfstætt líf hvor í sínu lagi. Aðeins sjálfstæðar frumur eru lifandi. Köllum það réttu nafni: við erum að horfa á einn uppruna erfðakóðans, en tvo uppruna lífsins.“eurekalert+1

Orkugjafi fyrir tíma ATP

Rannsóknin fjallar einnig um hvernig frumstæð efnaskipti fengu orku áður en ATP varð til. Teymið sýndi fram á að fosfít, afoxað form fosfórs sem finnst við neðansjávarhveri þar sem serpentínun á sér stað, gæti ásamt palladíumi knúið fosfórunarhvörf í vatni yfir nótt og þannig komið í stað ATP og ensíma við flutning á efnaorku.bioengineer+2

„Fosfít og palladíum koma í stað ATP og ensíma. Þetta er ótrúlegt og gerir það mun auðveldara að skilja fyrstu stig þróunarinnar,“ sagði Manon Schlikker úr teyminu í Düsseldorf.sciencealert

Lífsins tré endurskrifað

Niðurstöðurnar varpa nýju ljósi á uppruna lífsins og benda til þess að um tvo atburði hafi verið að ræða frekar en einn. Þótt allar frumulífverur deili sama erfðakóða sem erfðist frá LUCA, gæti hæfileikinn til að lifa sjálfstæðu lífi fjarri steinefnaríkum neðansjávarhverum hafa þróast sitt í hvoru lagi hjá bakteríum og fornbakteríum. Enn ríkir óvissa, ensím fornbaktería eru minna rannsökuð og mörg af þeim málmdrifnu efnahvörfum sem kenningin gerir ráð fyrir eiga enn eftir að fá beina staðfestingu með tilraunum. Rannsóknin veitir vísindamönnum hins vegar skýrt net efnahvarfa, mögulegan orkugjafa og ákveðnar jarðfræðilegar aðstæður til að rannsaka nánar.smithsonianmag+2