Изненада, учени твърдят, че животът е възникнал два пъти на Земята
Източник: iStock/Getty Images

Ф актите, че вие, аз или което и да е друго живо същество изобщо сме тук, са поредица от удивителни късмети, простиращи се назад в продължение на повече от 4 милиарда години.

Едно от най-големите препятствия беше именно първото: Как животът е възникнал от първичната супа от материя, която определено не е била жива?

Радикално ново изследване, публикувано в Science Advances, показва, че този малко вероятен праг може би всъщност е бил преминат не веднъж, а два пъти.

Два от основните клонове на живота – бактериите и археите – може независимо един от друг да са разгадали тайните на метаболизма, което ги е надградило от нежива в жива материя. Това твърди новото изследване, фокусирано върху най-елементарния набор от химични реакции, за които се смята, че са активирали тази трансформация.

Големият пропуск: НАСА може би е подминала признаци за извънземен живот

„Изненадата е, че ензимите, които катализират тези реакции, не са запазени от другата страна на еволюционното деление, разделящо бактериите и археите“, казва Уилям Мартин, биолог от Университета „Хайнрих Хайне“ в Дюселдорф, Германия.

„Новите данни оставят само едно заключение. Линиите на бактериите и археите са преминали към свободно живеещо състояние независимо една от друга. Само свободно живеещите клетки са живи“, казва Уилям Мартин.

„Нека го кажем с истинското му име: виждаме един произход на генетичния код, но два произхода на живота“, казва Уилям Мартин.

Озадачени учени намериха хламидия в Арктическия океан

Това е огромно твърдение, особено имайки предвид, че дефинирането на това какво изобщо представлява „животът“ може да бъде изключително трудно.

Общо казано, за живот се смята материя, която реагира на средата си, абсорбира енергия, расте и се възпроизвежда.

Това звучи така, сякаш трябва да покрива основите, но дори толкова общо твърдение е несъвършено. В крайна сметка вирусите могат да правят повечето от тези неща, но традиционно не се смятат за „живи“.

Един аспект на живота, който е универсален – и който липсва при вирусите – е метаболизмът: мрежата от химични реакции, които организмите използват за създаване на молекули, жизненоважни за ежедневното им функциониране.

„Може би всички ние сме марсианци“ - учени доказаха, че животът може да „прескача“ между планетите

Ензимите са основните работни протеини, които действат като катализатори за тези реакции в организмите, но това повдига странния въпрос за кокошката и яйцето.

Самите ензими са продукти на химични реакции – тогава как първите форми на живот са започнали да метаболизират вещества (включително да произвеждат ензими) без помощта на други ензими?

Отговорът, изглежда, се крие в заобикалящата ги среда.

Общоприето е вярването, че първият живот е възникнал в изключително реактивни среди, като например хидротермалните извори. Металите, които се срещат естествено на тези места, може да са били първите катализатори за метаболизма, превръщайки съединения като водороден газ, амоняк и въглероден диоксид в други полезни молекули.

Мистерията е разкрита: Учени откриха неочакван източник на метан в океана

„Голяма част от нещата около произхода на метаболизма са обект на спорове, включително ролята на енергията, генетиката, автокатализата, фосфатите, кофакторите, цианида, CO2 и водата“, пишат Мартин и колегите му в своята научна публикация.

„Но по един аспект всички ще се съгласят: мрежата от около 400 реакции, която превръща H2, CO2, NH3, H2S и фосфатите в аминокиселини, бази и кофактори, не е могла да възникне за един миг“, казва Уилям Мартин.

„Нейната поява от спонтанни реакции в средата е трябвало да премине през междинни етапи на сглобяване, които досега бяха уплътнени в загадка“, допълва той.

Изследователите са проучили протеиновите структури на основните метаболитни ензими в геномите на бактериите и археите и са разработили метод и алгоритъм за подреждането им по сложност. Оттам те са успели да определят кои от тях са се развили първи и са сглобили приблизителна хронологична линия.

Учени откриха „трето състояние“ на живот след смъртта

Началната смес от съединения е показана отляво; те се превръщат чрез метаболизъм в градивните елементи на живота. 420-те ензимни реакции са представени като кръгове, а химическите метаболити – като ромбове; линии свързват реакциите, които споделят метаболити. Кръговете, оцветени в лилав нюанс, показват реакции, които биха могли да бъдат катализирани от неорганични съединения в средата, където е възникнал метаболизмът на първите клетки. (Източник: HHU / Надя Хофман)

„Открихме, че последният универсален общ прародител на всички клетки, LUCA, е притежавал ензими само за около половината от метаболитните реакции“, казва Мартин и добавя:

„Другата половина е била катализирана от металите в средата, където възниква LUCA“.

Екипът е установил, че най-вероятно е имало четири различни фази в развитието на катализата (управляваните от ензими реакции). Първата е разчитала единствено на металите в средата.

След като са се натрупали достатъчно полезни молекули, протоклетките, които все още не са били напълно живи (включително LUCA), са започнали да развиват свои собствени ензими, които са поели част от функциите на тези метални катализатори.

С течение на времето по-късните протоклетки са развивали все повече ензими, намалявайки зависимостта си от външните метали, докато напълно не са престанали да се нуждаят от тях. Едва в този момент те са можели да се считат за „свободно живеещи клетки“.

Важно е да се отбележи, според изследователите, че това се е случило едва след като бактериите и археите вече са се разделили. Тези два клона са открили свои собствени начини за справяне с едни и същи проблеми.

„Виждаме случаи, при които предците на бактериите и археите са развили независимо един от друг структурно различни ензими, за да катализират една и съща жизненоважна метаболитна реакция“, казва Наталия Мрнявац, биолог от Университета „Хайнрих Хайне“ в Дюселдорф.

„Такива паралелни изобретения са могли да павират пътя към независимото появяване на свободно живеещите бактерии и археи“, казва Наталия Мрнявац.

Изследването може също да попълни друга празнина в разбирането ни за произхода на живота.

Молекула, наречена АТФ (аденозинтрифосфат), днес е жизненоважен източник на енергия за подхранване на метаболизма – но тя също се произвежда от ензими и не е била налична в пребиотичната химия. Изследователите казват, че са идентифицирали алтернатива.

„Когато реактивираме фосфит, форма на фосфор, която естествено се среща в хидротермалните извори, с органични съединения, получаваме метаболитни фосфорилиращи реакции за една нощ във вода“, казва Манон Шликер, учен по молекулярна еволюция в Университета „Хайнрих Хайне“ в Дюселдорф.

„Фосфитът и паладият заместват АТФ и ензимите; това е невероятно и прави ранната еволюция много по-лесна за разбиране“, казва Манон Шликер.

Все пак от ключово значение за химичните реакции е средата, в която те се случват, а учените все още нямат ясна представа за това. Вода ли е била тя, или лепкава слуз?

Ако констатациите бъдат потвърдени с последващи изследвания, изглежда, че дървото на живота, както си го представяме, може да се нуждае от актуализация. Свикнали сме да мислим за LUCA като за „ствола“ на дървото, от който се разклоняват всички останали форми на живот, минали и настоящи.

Но може би е имало два напълно отделни ствола, които първо са се разклонили още в корените, преди технически дори да са били живи.

Изследването е публикувано в списанието Science Advances.

 

Обратно в сайта X

ДОСТЪП ЗА ЛОГНАТИ ПОТРЕБИТЕЛИ За да пишете, оценявате или докладвате коментари, моля логнете се в профила си.

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
Адвокатът: Ива Михайлова не е избягала в България

Адвокатът: Ива Михайлова не е избягала в България

Свят Преди 33 минути

Съдът отхвърли Ива Михайлова да участва онлайн в заседанията

БДЖ обяви, че влаковете ще продължат да спират на Павликени

БДЖ обяви, че влаковете ще продължат да спират на Павликени

България Преди 51 минути

Не се предвижда отпадане на нито един от съществуващите влакове

Милионерските депозити у нас намаляват, но парите в тях растат

Милионерските депозити у нас намаляват, но парите в тях растат

Парите ни Преди 1 час

Общата сума по депозитите на домакинствата достига 57,22 млрд. евро към края на септември, с 16,2% повече за година, сочат данни на БНБ

От бунтар до изхабен рефлекс: Защо политическият стил на Доналд Тръмп се променя

От бунтар до изхабен рефлекс: Защо политическият стил на Доналд Тръмп се променя

Свят Преди 1 час

Анализ на Newsweek разкрива, че характерните провокации, шеги и мемета, които донесоха власт на Доналд Тръмп през 2016 г., днес се превръщат в изхабен рефлекс, който все по-трудно ангажира и убеждава избирателите

Принц Хари се оттегли от ръководния си пост в компания за психично здраве

Принц Хари се оттегли от ръководния си пост в компания за психично здраве

Любопитно Преди 2 часа

По-малко от три месеца след завръщането си в Обединеното кралство принц Хари се оттегля от поста си на главен директор по обществено въздействие в BetterUp. Той става старши съветник, за да се фокусира върху ключови проекти, инвестиции и благотворителност

Божанов поиска оставката на Гълъб Донев заради писмото до ЕК

Божанов поиска оставката на Гълъб Донев заради писмото до ЕК

България Преди 2 часа

Съпредседателят на „Да, България“ иронизира версиите на управляващите откъде опозицията се е сдобила с документа за втория пенсионен стълб

Тяло на жена в куфар намериха в центъра на Атина

Тяло на жена в куфар намериха в центъра на Атина

Свят Преди 2 часа

Куфарът бил изоставен до контейнер за отпадъци

Джъстин Тимбърлейк разкри истината за "What Goes Around… Comes Around" и Бритни Спиърс

Джъстин Тимбърлейк разкри истината за "What Goes Around… Comes Around" и Бритни Спиърс

Любопитно Преди 2 часа

Джъстин Тимбърлейк разсея 20-годишен слух, потвърждавайки, че емблематичното му парче "What Goes Around… Comes Around" не е посветено на бившата му изгора Бритни Спиърс. Певецът разкри истинската история зад хита и разказа за сложните им отношения

Съдят управителя на ВиК Монтана за щети за 435 934 евро

Съдят управителя на ВиК Монтана за щети за 435 934 евро

България Преди 2 часа

От прокуратурата посочват, че част от обвиненията са свързани с договор за доставка и монтаж на модулна пречиствателна инсталация

Самотната битка на Брус Уилис: Кой остана до него извън прожекторите

Самотната битка на Брус Уилис: Кой остана до него извън прожекторите

Любопитно Преди 2 часа

Битката на Брус Уилис с деменцията бележи тежък обрат. Докато бившите му колеги и приятели от филмовите среди са го забравили, семейството му прави и невъзможното, за да му осигури постоянни медицински грижи

Ръсел Бранд е осъден на 10 години и шест месеца затвор за изнасилване и сексуален тормоз

Ръсел Бранд е осъден на 10 години и шест месеца затвор за изнасилване и сексуален тормоз

Свят Преди 2 часа

Опозореният британски комик и бивш радиоводещ чу тежката си присъда в Кралския съд в Саутуарк, след като съдията разгроми лъжите му и го определи като „сексуален хищник с арогантно пренебрежение към жените“

Жилища срещу доходи: България с трети най-голям спад в ЕС – 16,2%

Жилища срещу доходи: България с трети най-голям спад в ЕС – 16,2%

Парите ни Преди 2 часа

Средно за Евросъюза показателят се е повишил с 6,8% от 2015 г. насам, сочат данни на Евростат

Джо Байдън

Байдън с емоционална изповед за рака: Забавя ме, но не ме спира

Свят Преди 2 часа

Бившият президент на САЩ разкри, че заради диагнозата ще трябва да ограничи медийните си изяви около излизането на новите си мемоари „Обещай ми, Америка“. Въпреки тежкото си състояние, 83-годишният политик остава оптимист за своето лечение

Близо 1,2 млн. долара по телата на напускащи България

Близо 1,2 млн. долара по телата на напускащи България

България Преди 2 часа

Общото количество недекларирана валута е 1 199 900 щатски долара с еврова равностойност над 1,074 млн. евро

Снимката е илюстративна

Мистериозно заболяване повали бегачи по време на маратон в САЩ

Свят Преди 2 часа

Спешните отделения в Калифорния се препълниха с участници с неустановени симптоми след 21-километровата надпревара

От Родопите до Холивуд: Станислава Айви разкрива тайните зад филма „Юли“ и гласуването за „Златните глобуси“

От Родопите до Холивуд: Станислава Айви разкрива тайните зад филма „Юли“ и гласуването за „Златните глобуси“

Любопитно Преди 3 часа

Режисьорът и журналист разказва за личната история зад документалния филм „Юли“, срещите с холивудски звезди и новите творчески хоризонти