Пошук життя поза Землею отримав новий орієнтир. Дослідження міжнародної команди біологів свідчить, що перші вільноіснуючі клітинні лінії на нашій планеті могли виникнути не один раз, а двічі. Якщо навіть на Землі життя стартувало двома окремими шляхами, то й на інших світах його появи можуть бути ймовірнішими, ніж вважалося досі.
Походження незалежних клітин
Науковці з Інституту молекулярної еволюції Університету Генріха Гейне в Дюссельдорфі проаналізували геноми, білкові структури та хімічні реакції, щоб відтворити найдавніші етапи розвитку метаболізму. Результати опубліковані в Science Advances.
Головним об’єктом дослідження стала мережа з 420 хімічних реакцій, за допомогою яких клітини виробляють амінокислоти, РНК-основи та вітаміни з водню, аміаку й вуглекислого газу. Ці реакції надзвичайно давні й збережені в житті так само, як генетичний код.
Несподіванка з ферментами
Дослідники виявили, що останній універсальний спільний предок усіх клітин, відомий як LUCA, мав ферменти лише для половини реакцій метаболізму, повідомляє ScienceDaily. Решту каталізували метали в середовищі, де виник LUCA. Це означає, що найдавніший метаболізм залежав від довкілля значно сильніше, ніж сучасний.
«Метали, які наявні в гідротермальних джерелах, можуть замінити напрочуд велику кількість ферментів у метаболізмі», — пояснює співавтор дослідження Гарун Тюсюз з Інституту вугільних досліджень Макса Планка.
Коли бактерії та археї пішли окремими шляхами, кожна лінія почала замінювати неорганічні каталізатори власними ферментами. Науковці знайшли щонайменше п’ять випадків, коли обидві групи окремо розвинули структурно різні ферменти для тієї самої метаболічної реакції.
Джерело енергії до АТФ
Окреме питання стосувалося енергії. Сучасні клітини залежать від АТФ, але ця складна молекула не могла існувати у вільному доступі на ранній Землі. Команда знайшла відповідь у фосфіті, формі фосфору, яка природно виникає в гідротермальних системах.
У лабораторних умовах фосфіт у воді реагував з органічними сполуками в присутності паладію й забезпечував реакції фосфорилювання. Експерименти показали, що фосфіт і паладій можуть замінити АТФ і ферменти. Це може пояснювати, звідки найдавніші метаболічні реакції отримували енергію до появи сучасних біологічних систем.
Життя на інших світах
Висновок команди сформулював старший автор дослідження Вільям Мартін із Університету Генріха Гейне в Дюссельдорфі. Бактеріальна та архейна лінії перейшли до вільноіснуючого стану окремо. «Назвімо це своїм ім’ям: ми бачимо одне походження генетичного коду, але два походження життя», — каже він.
Для астробіології це означає, що гідротермальні системи є перспективним місцем пошуку позаземного життя. Подібні умови можуть існувати на крижаних супутниках, таких як Енцелад і Європа, де океани контактують із породами. Якщо на Землі метаболізм двічі здобув незалежність від середовища, то ймовірність повторення цього процесу на інших світах може бути вищою, ніж передбачали попередні моделі. Це розширює спектр біомаркерів, на які варто зважати під час спостережень екзопланет.
