Жизнь на Земле возникла независимо дважды

Международная группа учёных под руководством Уильяма Мартина из Университета имени Генриха Гейне в Дюссельдорфе опубликовала исследование, которое переворачивает традиционные представления о зарождении жизни на Земле. Согласно новым данным, ключевой эволюционный порог, превративший неживую материю в живые организмы, мог быть преодолён не один, а два раза независимо друг от друга. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

В центре внимания учёных оказался базовый метаболизм — совокупность химических реакций, необходимых для поддержания жизни. Анализируя структуры ферментов в геномах бактерий и архей, исследователи разработали алгоритм для упорядочивания их по сложности и восстановили приблизительную хронологию эволюции. Выяснилось, что последний универсальный общий предок всех клеток обладал ферментами лишь для половины метаболических реакций. Остальные процессы катализировались металлами из окружающей среды, характерной для гидротермальных источников.

Ключевым открытием стало то, что переход к состоянию «свободноживущей клетки» — способной полностью обеспечивать свой метаболизм без внешних катализаторов — произошёл уже после разделения эволюционных линий на бактерии и археи. Каждая из этих ветвей независимо нашла собственные структурные решения для одних и тех же биохимических задач, разработав различные ферменты для катализа важнейших реакций. «Новые данные позволяют сделать лишь один вывод: бактериальные и археальные линии независимо друг от друга перешли в свободноживущее состояние, — заявил Мартин. — Мы рассматриваем одно происхождение генетического кода, но два происхождения жизни».

Дополнительным аргументом в пользу этой теории стало открытие альтернативных путей раннего метаболизма. Исследователи обнаружили, что фосфит — форма фосфора, естественно встречающаяся в гидротермальных источниках, — в сочетании с палладием способен заменять современные АТФ и ферменты в реакциях фосфорилирования. Эти реакции проходят в воде всего за одну ночь. Это значительно упрощает понимание того, как ранние протоклетки могли обходиться без сложных органических катализаторов.

Если выводы исследования подтвердятся, научному сообществу придётся пересмотреть классическую модель древа жизни. Вместо единого «ствола» в лице последнего универсального общего предка, от которого отходят все известные формы жизни, возможно, существовало два совершенно отдельных основания, разошедшихся у самых корней — ещё до того, как их обладатели технически стали живыми организмами. Это открытие не только заполняет важные пробелы в понимании абиогенеза, но и ставит перед биологами новый фундаментальный вопрос о природе и множественности путей возникновения жизни во Вселенной. Если жизнь могла возникнуть на одной планете дважды независимыми путями, то насколько вероятно, что она существует и в других уголках космоса? И если да, то в скольких различных формах?