Бактериите и археите са развили независими жизнени процеси

Според ново научно проучване, цитирано от телевизия NOVA, животът на Земята вероятно е възникнал не веднъж, а два пъти чрез независимото еволюционно развитие на бактериите и археите.

Разделянето на дървото на живота

В продължение на години научната общност вярваше, че съществува един-единствен момент на възникване на живота на нашата планета. Новите данни обаче насочват изследователите към различна хипотеза, базирана на изучаването на прокариотите – едноклетъчни организми без истинско ядро. В тази група попадат бактериите и археите, които са едни от най-старите форми на живот. Те са развили различни, но еднакво успешни методи за катализиране на основни метаболитни реакции.

„Новите данни ни позволяват да направим само едно заключение. Бактериалните и археалните линии независимо са направили прехода към свободно живеещо състояние. Само свободно живеещите клетки са живи. Нека наречем нещата с истинските им имена: имаме работа с един-единствен произход на генетичния код, но с два произхода на живота“, обяснява Уилям Мартин, биолог от университета в Дюселдорф и старши автор на изследването.

Научната публикация отбелязва, че организмовият свят се дели на две основни групи – прокариоти и еукариоти. Еукариотите, сред които са животните и растенията, притежават истинско ядро с ДНК и са значително по-сложни.

Ролята на подводните извори

Класическата хидротермална хипотеза предполага, че екосистемите около подводните извори са осигурили необходимите химикали и метали за създаването на първите градивни елементи на живота. Милиарди години по-късно тези елементи са довели до появата на еукариотите чрез сложен симбиотичен процес.

В рамките на новото изследване учените анализират геномите и химичните реакции от най-ранните етапи на микробната еволюция. Екипът разглежда над 400 реакции, отговорни за формирането на жизненоважни аминокиселини и витамини. Резултатите показват, че Последният общ универсален прародител (познат в науката като LUCA) е използвал ензими само за половината от тези процеси, докато останалите са се задвижвали директно от металите в околната среда.

„Металите, срещащи се естествено в хидротермалните извори, могат да заменят изненадващо голям брой ензими в метаболизма“, посочва Харун Туйсуз, неорганичен химик от Института за изследване на околната среда „Макс Планк“.

Три етапа на ранната еволюция

Въз основа на откритията изследователите очертават три основни етапа в развитието на ранния живот: първоначален чисто метален етап, последван от хибриден период с участието на метали и ензими, и финална дивергентна еволюция, която разделя пътищата на бактериите и археите.

Според Уилям Мартин най-голямата изненада е липсата на консервативност при ензимите между двете основни групи прокариоти. Това доказва, че природата е намерила два напълно различни начина за задвижване на едни и същи метаболитни процеси, използвайки наличните ресурси и реакциите между фосфит и паладий около хидротермалните извори.