კვლევის თანახმად, დედამიწაზე სიცოცხლე შესაძლოა ორჯერ წარმოიშვა

დედამიწაზე პირველი თავისუფლად მცხოვრები უჯრედები, შესაძლოა, ერთჯერადი მოვლენის შედეგად არ წარმოშობილა. ამის ნაცვლად, ბაქტერიებმა და არქეებმა, სიცოცხლის ორმა პირველყოფილმა შტომ, როგორც ჩანს, დამოუკიდებლად გადალახეს ზღვარი არაცოცხალ ქიმიასა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის. ამის შესახებ ნათქვამია კვლევაში, რომელიც სამშაბათს ჟურნალ Science Advances-ში გამოქვეყნდა.eurekalert+1

საერთაშორისო ჯგუფმა, დიუსელდორფის ჰაინრიხ ჰაინეს უნივერსიტეტის ბიოლოგების ხელმძღვანელობით, შეისწავლა მეტაბოლიზმის ღრმა ისტორია: დაახლოებით 420 ქიმიური რეაქციისგან შემდგარი ქსელი, რომელსაც უჯრედები მარტივი ნაერთებიდან ამინომჟავების, რნმ-ის ფუძეებისა და ვიტამინების შესაქმნელად იყენებენ. მათმა ანალიზმა აჩვენა, რომ სიცოცხლეს საერთო ქიმიური საწყისი ჰქონდა ჰიდროთერმულ წყაროებში, რასაც შემდგომში უჯრედული დამოუკიდებლობისკენ მიმავალი ორი სხვადასხვა გზა მოჰყვა.

საერთო წინაპარი არასრული ქიმიით

მკვლევრებმა აღადგინეს LUCA-ს, ყველა უჯრედის უკანასკნელი უნივერსალური საერთო წინაპრის, მეტაბოლური შესაძლებლობები. მათ აღმოაჩინეს, რომ LUCA-ს ფერმენტები მეტაბოლიზმისთვის საჭირო რეაქციების მხოლოდ ნახევრისთვის ჰქონდა. დარჩენილი რეაქციების კატალიზატორად, სავარაუდოდ, ლითონები (რკინა, ნიკელი, კობალტი და პალადიუმი) გვევლინებოდა, რომლებიც ბუნებრივად არის წარმოდგენილი ჰიდროთერმული წყაროების სისტემებში.thebrighterside+1

ჯგუფმა კატალიზის განვითარების ოთხი ეტაპი გამოყო: საწყისი ფაზა, რომელიც მთლიანად ლითონებს ეყრდნობოდა, ლითონ-ფერმენტული ჰიბრიდული ეტაპი LUCA-ში და შემდეგ ორი განსხვავებული გზა, როდესაც ბაქტერიებმა და არქეებმა გარემოში არსებული კატალიზატორების ჩასანაცვლებლად საკუთარი ფერმენტები განავითარეს. ხუთ შემთხვევაში, ამ ორმა შტომ ერთი და იმავე სასიცოცხლო რეაქციის განსახორციელებლად სტრუქტურულად განსხვავებული ცილები განავითარა, რაც პარალელური, დამოუკიდებელი ევოლუციის მტკიცებულებაა.sciencealert+2

„ახალ მონაცემებს მხოლოდ ერთ დასკვნამდე მივყავართ,“ განაცხადა კვლევის წამყვანმა ავტორმა უილიამ მარტინმა. „ბაქტერიებისა და არქეების შტოებმა თავისუფლად მცხოვრებ მდგომარეობაზე გადასვლა დამოუკიდებლად განახორციელეს. მხოლოდ თავისუფლად მცხოვრები უჯრედებია ცოცხალი. მოდით, ყველაფერს თავისი სახელი დავარქვათ: ჩვენ საქმე გვაქვს გენეტიკური კოდის ერთ საწყისთან, მაგრამ სიცოცხლის ორ წარმოშობასთან“.eurekalert+1

ენერგიის წყარო ATP-მდე

კვლევა ასევე პასუხობს კითხვას, თუ როგორ იღებდა ენერგიას ადრეული მეტაბოლიზმი ATP-ის გაჩენამდე. ჯგუფმა აჩვენა, რომ ფოსფიტს, ფოსფორის აღდგენილ ფორმას, რომელიც სერპენტინიზებულ ჰიდროთერმულ გარემოში გვხვდება, პალადიუმთან კომბინაციაში შეუძლია წყალში ფოსფორილირების რეაქციების წარმართვა სულ რაღაც ერთ ღამეში. ეს პროცესი ქიმიური ენერგიის გადაცემაში ATP-ისა და ფერმენტების როლს ანაცვლებს.bioengineer+2

„ფოსფიტი და პალადიუმი ანაცვლებენ ATP-სა და ფერმენტებს. ეს საოცარია და ადრეულ ევოლუციას ბევრად უფრო გასაგებს ხდის,“ განაცხადა მანონ შლიკერმა დიუსელდორფის ჯგუფიდან.sciencealert

სიცოცხლის ხის ხელახლა დაწერა

ეს აღმოჩენები სიცოცხლის წარმოშობას წარმოაჩენს არა როგორც ერთ, არამედ ორ ცალკეულ მოვლენად. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა უჯრედულ ორგანიზმს აქვს LUCA-სგან მემკვიდრეობით მიღებული ერთი გენეტიკური კოდი, მინერალებით მდიდარი ჰიდროთერმული წყაროებისგან დამოუკიდებლად არსებობის უნარს ბაქტერიებმა და არქეებმა, შესაძლოა, ცალ-ცალკე მიაღწიეს. გარკვეული კითხვის ნიშნები კვლავ რჩება: არქეების ფერმენტები ნაკლებად არის შესწავლილი, ხოლო ლითონებით წარმართული მრავალი ჰიპოთეტური რეაქცია ჯერ კიდევ საჭიროებს პირდაპირ ექსპერიმენტულ დადასტურებას. თუმცა, ეს კვლევა მეცნიერებს სთავაზობს რეაქციების კონკრეტულ ქსელს, ენერგიის შესაძლო წყაროს და სპეციფიკურ გეოლოგიურ გარემოს შემდგომი კვლევებისთვის.smithsonianmag+2