Tyrimas rodo: gyvybė Žemėje galėjo atsirasti du kartus

Pirmosios laisvai gyvenančios ląstelės Žemėje galėjo atsirasti ne per vieną įvykį. Priešingai, bakterijos ir archėjos, dvi pirminės gyvybės linijos, atrodo, nepriklausomai peržengė ribą nuo negyvosios chemijos iki gyvų organizmų, teigiama antradienį žurnale „Science Advances“ paskelbtame tyrime.eurekalert+1

Tarptautinė komanda, vadovaujama Diuseldorfo Heinricho Heinės universiteto biologų, atsekė gilią metabolizmo istoriją, t. y. maždaug 420 cheminių reakcijų tinklą, kurį ląstelės naudoja aminorūgštims, RNR bazėms ir vitaminams iš paprastų junginių sintezuoti. Jų analizė rodo bendrą cheminę pradžią hidroterminėse versmėse, po kurios sekė du atskiri keliai ląstelių nepriklausomybės link.

Bendras protėvis su nepilnu cheminių reakcijų rinkiniu

Tyrėjai rekonstravo LUCA, paskutinio bendro universalaus visų ląstelių protėvio, metabolines galimybes. Jie nustatė, kad LUCA turėjo fermentų tik maždaug pusei metabolizmui reikalingų reakcijų. Likusias reakcijas tikriausiai katalizavo metalai: geležis, nikelis, kobaltas ir paladis, natūraliai esantys hidroterminių versmių sistemose.thebrighterside+1

Komanda išskyrė keturis katalizės atsiradimo etapus: pradinę fazę, visiškai priklausomą nuo metalų, metalų ir fermentų hibridinę stadiją LUCA organizme, o vėliau du išsiskiriančius kelius, kai bakterijos ir archėjos sukūrė savo fermentus, pakeitusius aplinkos katalizatorius. Penkiais atvejais abi linijos išvystė struktūriškai nesusijusius baltymus tai pačiai esminei reakcijai vykdyti, o tai įrodo lygiagretų, nepriklausomą atradimą.sciencealert+2

„Nauji duomenys leidžia daryti tik vieną išvadą,“ sakė vyresnysis autorius Williamas Martinas. „Bakterijų ir archėjų linijos perėjimą prie laisvai gyvenančios būsenos padarė nepriklausomai. Tik laisvai gyvenančios ląstelės yra gyvos. Pavadinkime tai tikruoju vardu: matome vieną genetinio kodo kilmę, bet dvi gyvybės kilmes.“eurekalert+1

Energijos šaltinis prieš atsirandant ATP

Tyrime taip pat nagrinėjama, kaip ankstyvasis metabolizmas buvo aprūpinamas energija prieš atsirandant ATP. Komanda įrodė, kad fosfitas, redukuota fosforo forma, randama serpentinizacijos hidroterminėse aplinkose, kartu su paladžiu gali paskatinti fosforilinimo reakcijas vandenyje per naktį, taip pakeisdamas ATP ir fermentų vaidmenį perduodant cheminę energiją.bioengineer+2

„Fosfitas ir paladis pakeičia ATP ir fermentus; tai nuostabu ir leidžia daug lengviau suprasti ankstyvąją evoliuciją“, – sakė Manon Schlikker iš Diuseldorfo komandos.sciencealert

Gyvybės medžio perrašymas

Šie radiniai leidžia gyvybės kilmę vertinti ne kaip vieną, o kaip du įvykius. Nors visi ląsteliniai organizmai turi vieną genetinį kodą, paveldėtą iš LUCA, gebėjimą gyventi nepriklausomai nuo mineralų turtingos versmių aplinkos bakterijos ir archėjos galėjo įgyti atskirai. Neaiškumų išlieka: archėjų fermentai yra mažiau ištirti, o daugeliui siūlomų metalų skatinamų reakcijų vis dar trūksta tiesioginio eksperimentinio patvirtinimo. Tačiau tyrimas tyrėjams siūlo apibrėžtą reakcijų tinklą, galimą energijos šaltinį ir konkrečią geologinę aplinką tolimesniems bandymams.smithsonianmag+2