Международная группа ученых во главе с биологами из Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне предположила, что порог от неживой материи к жизни могли независимо друг от друга преодолеть сразу две главные ветви жизни — бактерии и археи. Работа опубликована в журнале Science Advances.
«Удивительно то, что ферменты, катализирующие эти реакции, не консервативны через эволюционный разрыв, разделяющий бактерии и архей. Новые данные оставляют лишь один вывод: бактериальная и архейная линии независимо перешли к свободноживущему состоянию. Живы только свободноживущие клетки. Назовем вещи своими именами: мы наблюдаем одно происхождение генетического кода, но два происхождения жизни», — заявил биолог Уильям Мартин.
Ученые исследовали структуры белков ключевых метаболических ферментов в геномах бактерий и архей и разработали алгоритм, позволяющий выстроить их по сложности и определить порядок появления. Оказалось, что последний универсальный общий предок всех клеток — LUCA — обладал ферментами лишь для примерно половины реакций метаболизма, а вторую половину катализировали металлы в среде, где возник LUCA, — вероятно, гидротермальные источники.
Команда выделила четыре фазы развития катализа: сначала реакции полностью зависели от металлов среды, затем протоклетки постепенно обзаводились собственными ферментами, вытесняя внешние катализаторы, пока не перестали в них нуждаться вовсе — и только тогда их можно было считать по-настоящему свободноживущими. Это разделение произошло уже после расхождения бактерий и архей. «Мы видим случаи, когда предки бактерий и архей независимо выработали структурно различные ферменты для катализа одной и той же ключевой метаболической реакции», — отметила биолог Наталья Мрняивач.
Ученые также предложили альтернативу молекуле АТФ, которой не могло быть в добиологической химии: «Когда мы смешиваем фосфит — форму фосфора, естественно встречающуюся в гидротермальных источниках, — с органическими соединениями, реакции фосфорилирования происходят прямо в воде за ночь. Фосфит и палладий заменяют АТФ и ферменты — это удивительно и значительно упрощает понимание ранней эволюции», — рассказала молекулярный эволюционист Манон Шликкер.
Ранее ученых удивил древний общий предок всего живого.
