Походження життя на нашій планеті: нове дослідження вказує на можливість двократного виникнення життя.

Протягом багатьох століть дослідники намагаються розгадати основну загадку: яким чином життя виникло на нашій планеті з безжиттєвих компонентів? Останнє революційне дослідження представляє новий підхід до цієї проблеми.

Історія Землі охоплює більше 4,5 мільярдів років, протягом яких наша планета стала оселею для безлічі видів. Саме по собі існування людей та інших живих організмів є результатом низки неймовірних випадковостей, що простягаються в глибину часу. Однією з найцікавіших загадок залишається питання, як життя виникло з первісного "бульйону" неорганічних речовин, які на той час не мали ознак життя, зазначає Science Alert.

Тепер нове радикальне дослідження припускає, що цей малоймовірний поріг міг бути подоланий не один раз, а двічі. Нове дослідження було проведено командою з Університету імені Генріха Гейне в Дюссельдорфі й зосередилося на найпростішому наборі хімічних реакцій, які, як вважається, забезпечили цю трансформацію. Результати вказують на те, що дві основні лінії життя -- бактерії та археї -- ймовірно, могли розвинутися незалежно одна від одної.

За словами Вільяма Мартіна, біолога та співавтора дослідження, викликає подив те, що ферменти, які відповідають за ці реакції, не збереглися на еволюційному етапі, що розділяє бактерії та археї. Сучасні дані вказують лише на один можливий сценарій: бактеріальні та археальні лінії незалежно одна від одної досягли стану вільного життя. Таким чином, на думку вчених, можна говорити про одне походження генетичного коду, але про два окремих походження життя.

Варто відзначити, що висновки дослідників є досить ризикованими, враховуючи ускладненість визначення самого поняття життя. На думку вчених, життя можна охарактеризувати як матерію, що реагує на навколишнє середовище, споживає енергію, росте і розмножується. Однак навіть це визначення має свої обмеження, оскільки віруси здатні виконувати більшість із цих функцій, але зазвичай не класифікуються як живі організми.

Один з універсальних елементів життя, який відсутній у вірусах, – це метаболізм, тобто комплекс хімічних реакцій, що дозволяють організмам створювати молекули, необхідні для їхньої щоденної діяльності. Ферменти виступають основними білками, які функціонують як каталізатори цих процесів в організмах. Це підводить нас до запитання: що стало початком?

Самі ферменти є продуктами хімічних реакцій -- тож як же перші форми життя почали метаболізувати речовини, зокрема ферменти, без допомоги інших ферментів? Вважається, що відповідь, ймовірно, криється в навколишньому середовищі.

Вважається, що первісні форми життя на Землі з'явилися в екстремальних умовах, таких як гідротермальні джерела. Метали, які природно присутні в цих середовищах, могли відігравати роль перших каталізаторів метаболічних процесів, перетворюючи сполуки, як-от водень, аміак і вуглекислий газ, на інші корисні молекули.

Варто підкреслити, що багато аспектів, пов'язаних із виникненням метаболізму, викликають численні суперечки. Однак більшість науковців дотримується єдиної думки: складна система з приблизно 400 реакцій, яка перетворює такі молекули, як H2, CO2, NH3, H₂S і фосфат на амінокислоти, нуклеотиди та кофактори, не могла з'явитися раптово.

У свіжому дослідженні науковці проаналізували білкові структури ключових метаболічних ферментів, що містяться в геномах бактерій і архей. Це дозволило їм створити новий метод та алгоритм для класифікації цих ферментів відповідно до їхньої складності. Використовуючи отримані дані, дослідники змогли встановити еволюційний порядок їх розвитку та скласти орієнтовну хронологію еволюційних змін.

Дослідження вказують на те, що останній загальний предок усіх клітин, відомий як LUCA, володів ферментами лише для половини метаболічних реакцій. Інша ж частина цих реакцій каталізувалася металами, присутніми в середовищі, в якому виник LUCA.

Вчені зазначають, що існує безліч доказів на користь того, що предки бактерій і архей незалежно створили структурно відмінні ферменти, які каталізують одну й ту ж важливу метаболічну реакцію. Ці паралельні інновації могли сприяти незалежному розвитку вільноживучих бактерій та архей.