Новое исследование предлагает неожиданный сценарий: бактерии и археи могли иметь общую древнюю генетическую основу, но по-разному прийти к состоянию полностью самодостаточных клеток.
Работа, опубликованная в журнале Science Advances, заставляет по-новому взглянуть на события, происходившие более четырех миллиардов лет назад.
Учёные реконструировали около 420 метаболических реакций и сравнили геномы бактерий и архей. Исследователи обратили внимание на ферменты, выполняющие одинаковые жизненно важные функции.
Оказалось, что часть таких ферментов у двух групп имеет принципиально различное происхождение. Это может свидетельствовать о том, что после расхождения древних предков бактерии и археи независимо формировали собственные механизмы для поддержания жизнедеятельности.
Ключевой фигурой в этой истории является LUCA — гипотетический последний универсальный общий предок всех современных клеток. Согласно новой модели, он мог обладать общей генетической системой, но ещё не иметь полностью автономного метаболизма.
Часть необходимых химических реакций могли обеспечивать вещества из окружающей среды. Одним из возможных мест такого развития учёные считают гидротермальные системы, где металлы и другие химические соединения могли играть роль природных катализаторов.
Впоследствии бактерии и археи пошли разными путями. Каждая линия постепенно вырабатывала собственные ферменты, которые заменяли «внешнюю помощь» и делали клетки всё более самодостаточными.
Старший автор работы Уильям Мартин сформулировал главную идею исследования так: «Мы имеем дело с одним происхождением генетического кода, но двумя происхождениями жизни».
- Действительно ли жизнь возникала дважды?
Здесь важна одна деталь. Исследователи не утверждают, что жизнь дважды независимо возникла из неживой материи.
Речь идет о другом сценарии: сначала могла возникнуть общая генетическая система, а уже после этого две линии независимо друг от друга прошли сложный путь к полностью автономной клеточной жизни.
Если эта модель подтвердится, традиционное представление об одном полностью сформировавшемся предке всех современных клеток придётся пересмотреть. Общим для бактерий и архей могла быть скорее древняя генетическая платформа, чем готовый организм с полноценным метаболизмом.
- Что это меняет
Пока речь идет именно о научной гипотезе. События, которые пытаются реконструировать исследователи, происходили более четырёх миллиардов лет назад, поэтому непосредственно наблюдать их невозможно. Выводы строятся на сравнении современных геномов, реконструкциях древних метаболических путей и экспериментальных данных.
Если дальнейшие исследования подтвердят предложенную модель, она может существенно изменить ответ на один из самых сложных вопросов науки: как неживая материя превратилась в жизнь и как первые клетки стали самодостаточными.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Послание несгибаемых: что украинские защитники передали будущим поколениям?
- Присвоение истории: как российские и советские археологи грабили Переяслав?
- Невидимый мир метро: какие бактерии и вирусы ежедневно путешествуют вместе с нами?