Ученые заявили, что свободноживущие организмы возникли дважды

Последний универсальный общий предок (LUCA) — гипотетический организм, от которого произошли все ныне живущие существа. Его гены присутствуют у всех бактерий, архей и эукариот. Однако новое исследование предполагает, что LUCA не был полностью самостоятельным существом.

Метаболизм с металлической подпоркой

Ученые проанализировали набор генов, приписываемый LUCA, и выяснили, что они кодируют ферменты лишь для примерно половины из 420 метаболических реакций, необходимых для базового обмена веществ. Остальные реакции, вероятно, ускорялись не ферментами, а металлами, такими как палладий, которые были доступны в древних гидротермальных источниках на морском дне.

Таким образом, метаболизм LUCA был гибридным: половина реакций обеспечивалась собственными ферментами, а другая половина — внешними катализаторами. Авторы предполагают, что изначальная каталитическая активность первых живых организмов вообще опиралась на металлы, и лишь позже возникли полностью ферментативные метаболизмы.

Два корня независимой жизни

Сравнивая гены бактерий и архей, исследователи обнаружили, что у этих двух групп одинаковые метаболические реакции ускоряются разными ферментами. Это указывает на то, что бактерии и археи развили свои ферментативные системы уже после разделения с LUCA, независимо друг от друга.

По мнению авторов, свободноживущие археи и бактерии возникли в результате двух независимых событий: потомки LUCA, покинувшие гидротермальные источники, столкнулись с нехваткой металлов-катализаторов и вынуждены были выработать собственные ферменты. Этот процесс произошел дважды, что привело к формированию двух различных ветвей жизни.

Спорные выводы и последствия

Авторы также утверждают, что LUCA не мог использовать АТФ в качестве источника энергии из-за отсутствия необходимых ферментов. Вместо этого он, вероятно, полагался на фосфиты — соединения фосфора, образующиеся в гидротермальных источниках без участия живых организмов.

Исследователи идут дальше и заявляют, что LUCA, возможно, вообще не был живым в строгом смысле, поскольку его метаболизм зависел от внешней среды. Однако эта позиция вызывает критику: зависимость от внешних факторов свойственна и современным организмам, например, человек не может жить без кислорода и воды.

Несмотря на спорные моменты, работа проливает свет на ранние этапы эволюции жизни. Если выводы подтвердятся, то небольшое число генов LUCA и его древний возраст станут более объяснимыми. Исследование открывает новые перспективы для понимания происхождения жизни на Земле и, возможно, за ее пределами.