Животът на Земята вероятно е възникнал не веднъж, а два пъти

/КРОСС/  Според Scientific American, ново революционно проучване предполага, че животът на Земята може да е възникнал не само веднъж, а два пъти. Това предполага, че жителите на нашата планета може да са имали различни предци.

Последният общ прародител на всички живи същества може изобщо да не е бил жив организъм.

Смята се, че животът на Земята е възникнал от първична супа преди приблизително четири милиарда години. Ново революционно проучване предполага, че този чудотворен преход от химията към биологията се е случил не веднъж, а два пъти.

Според проучване, публикувано в списание Science Advances, бактериите и археите - първите два клона на дървото на живота - са възникнали независимо. Най-скорошният им общ прародител, известен като LUCA (от „последен универсален общ прародител"), всъщност не е бил напълно жив организъм. Той е поддържал метаболизма си чрез отлагане на метали в термални отвори.

С течение на времето, благодарение на безброй химични съединения, бактериите и археите, произлезли от LUCA, са открили начини да произвеждат свои собствени вътрешни ензими, които да катализират химичните реакции, необходими за живота, обясни Уилям Мартин, водещ автор на изследването и еволюционен биолог в университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф, Германия.

 „Получихме представа за фазата на еволюцията, когато тези много примитивни протоорганизми са развивали ензими, които са им позволили да се отделят от земната кора и да се превърнат в свободно живи клетки", каза Мартин.

Генетични доказателства сочат, че LUCA е съществувал преди приблизително 4,2 милиарда години, по време на Хадейската епоха, когато земната повърхност е била все още парещо гореща. Само един канадски скален комплекс може да бъде датиран към този период от историята на Земята, но произходът му е бил предмет на ожесточен дебат. Останалите геоложки доказателства са оскъдни. Най-старите безспорни фосили са микробни филми на 3,5 милиарда години, наречени строматолити, които вероятно са еволюирали от по-прости организми.

Някои изследователи предполагат, че LUCA е била сложна клетка с примитивна имунна система, която я е предпазвала от вируси. Според Мартин обаче генетичните методи, които използват, може да са неточни, когато става въпрос за еволюция, случила се преди повече от четири милиарда години. Уилям Мартин и колегите му подхождат към въпроса от метаболитна гледна точка, фокусирайки се върху това кои гени може да са били необходими за преобразуване на компоненти в ранните етапи на живота на Земята - като водород, амоняк, въглероден диоксид, вода, сероводород и фосфати - в 20 аминокиселини, пет естествени нуклеотидни бази и 20 допълнителни фактора, които поддържат клетъчния живот. „Това са само 420 химични реакции", обясни Мартин.

Чрез сравняване на геноми, представляващи всички групи бактерии и археи, Мартин и колегите му открили, че тези два клона на живота споделят гени, кодиращи приблизително половината от ензимите, необходими за основни реакции. Останалите ензими са уникални или за бактериите, или за археите. Това предполага, че тези две форми на живот „са развили пътя към свободно живеещи клетки, поне частично, независимо една от друга", каза Наталия Мърнявац, докторант в лабораторията на Мартин и водещ автор на изследването.

Преди две хиляди години човечеството преживява „Златен век" на езиково многообразие.

С други думи, бактериите и археите не са се отделили от LUCA, за да еволюират самостоятелно. Вместо това, LUCA вероятно е представлявала клъстер от РНК, ДНК и ензими, съдържащи се в скалата при хидротермални отвори и зависими от метали от тези отвори, за да синтезират аминокиселини. Гени от различни клъстери биха могли да проникнат в скалата и да задействат уникален еволюционен експеримент, който в крайна сметка е довел до появата на живот, тъй като тези клъстери са заменили процесите, катализирани от метали, със свои собствени ензимни пътища.

Лабораторията на Мартин е демонстрирала, че металите могат да заместят биологичните ензими в много важни метаболитни процеси, подкрепяйки тази хипотеза. В ново проучване изследователите са установили, че паладият може да катализира ключова реакция, превръщаща фосфита (изобилен в хидротермалните извори) във фосфат (необходим за клетъчните процеси), което освобождава енергия и би могло да е осигурило такава енергия на общия прародител на LUCA.

„Напълно възможно е екологията и геохимията да предоставят прозрения, които в момента липсват на биологията", каза Бетюл Качар, директор на Астробиологичния център на НАСА и доцент в Университета на Уисконсин-Мадисън (тя не е участвала в това проучване). Качар предупреди, че последният общ прародител на съвременния живот не е същият като произхода на живота. Как химичните и геоложките процеси са еволюирали в биологични процеси, остава неизвестно. Ще са необходими допълнителни експерименти, за да се потвърдят идеите, представени в това проучване.

„Биолозите са изправени пред трудна задача", казва Бетюл Качар. „Имаме огромно количество работа, за да разберем природата на последния общ прародител и ролята на бактериите и археите."

Източник: Scientific American
Автор: Стефани Папас