Два корня жизни: учёные нашли доказательства двойного происхождения клеток
Как и когда на Земле появилась жизнь? Этот вопрос остаётся одним из самых захватывающих в науке. Международная команда учёных из Института молекулярной эволюции при Университете Генриха Гейне в Дюссельдорфе опубликовала новое исследование в журнале Science Advances. Оно предлагает неожиданный ответ: первые свободноживущие клетки могли возникнуть не один, а два раза [1].
Один генетический код — два корня
Около 4 миллиардов лет назад наша планета была неузнаваема. Если бы мы могли наблюдать за зарождением жизни, то увидели бы две разные формы примитивных клеток. «Мы бы увидели появление двух очень разных видов клеток — пионерных бактерий и пионерных архей, — объясняет Наталья Мрнявац, ведущий автор исследования. — Они делали первые попытки выжить за пределами гидротермальных источников» [2].
Учёные проанализировали геномы, структуры белков и химические реакции, чтобы изучить самые ранние этапы эволюции микробов. Профессор Уильям Мартин, старший автор работы, отмечает: «Эти сравнения дают нам беспрецедентное понимание периода, когда ферментативный метаболизм возникал из реакций, катализируемых металлами в земной коре» [3].
Реконструкция химии ранней жизни
Вместо изучения отдельных фрагментов раннего метаболизма, исследователи рассмотрели полный набор из 420 химических реакций. Эти реакции клетки используют для производства аминокислот, компонентов РНК и витаминов из простых веществ, доступных на ранней Земле: водорода, аммиака и CO₂. Эти реакции невероятно древние и сохранились у всех форм жизни в той же степени, что и генетический код.
Однако учёных ждал сюрприз. Ферменты, отвечающие за эти реакции, не демонстрируют одинаковой сохранности между бактериями и археями. «Мы обнаружили, что последний универсальный общий предок всех клеток (LUCA) обладал ферментами лишь для половины реакций метаболизма, — поясняет Мартин. — Другую половину катализировали металлы в окружающей среде, где возник LUCA» [3].
Это означает, что самый ранний метаболизм гораздо сильнее зависел от окружающей среды, чем современный клеточный метаболизм.
От металлов к ферментам
Исследователи реконструировали четыре стадии ранней эволюции биологического катализа. Процесс начался с реакций, полностью управляемых металлами. Затем наступила стадия LUCA, где металлы и ферменты работали вместе. После этого бактерии и археи пошли разными эволюционными путями. В каждой линии новые ферменты постепенно заменяли неорганические катализаторы, предоставляемые средой.
Важно, что учёные нашли случаи, когда бактерии и археи независимо развили разные ферменты для выполнения одной и той же ключевой метаболической реакции. «Мы видим случаи, когда предки бактерий и архей независимо эволюционировали структурно различные ферменты для катализа одной и той же реакции, — говорит Мрнявац. — Такие параллельные изобретения могли проложить путь к независимому возникновению свободноживущих бактерий и архей» [4].
Как работала энергия до АТФ
Современные клетки полагаются на АТФ для питания метаболизма. Но АТФ — сложная молекула, создаваемая с помощью ферментов. В древних гидротермальных средах её не было. Исследователи нашли новый источник энергии для раннего метаболизма. Ключевую роль играет палладий — металл, который естественно встречается в гидротермальных источниках.
«Когда мы соединяем фосфит (форма фосфора, встречающаяся в гидротермальных источниках) с органическими соединениями в присутствии палладия, мы получаем метаболические реакции фосфорилирования за ночь в воде, — объясняет Маннон Шликкер. — Фосфит и палладий заменяют АТФ и ферменты. Это удивительно и делает раннюю эволюцию гораздо более понятной» [3].
Один генетический код, но два происхождения
Главный вывод исследования: бактерии и археи не перешли к независимой клеточной жизни вместе. Каждая линия достигла свободноживущего состояния отдельно. «Новые данные оставляют только один вывод, — заключает Мартин. — Бактерии и археи перешли к свободноживущему состоянию независимо. Только свободные клетки живы. Назовём это своим именем: мы имеем дело с одним происхождением генетического кода, но двумя происхождениями жизни» [5].
Понимание того, как началась жизнь, отвечает на один из самых фундаментальных вопросов человечества: откуда мы пришли и как первые живые системы смогли выжить. Это открытие меняет наш взгляд на эволюцию и показывает, что жизнь, возможно, находила путь к существованию не один, а два раза [6].
Читайте также:
У глубоководной жизни обнаружен неожиданный источник пищи
Наноферменты против «мира РНК»: новая гипотеза происхождения жизни
Список источников
- Scientists find evidence for two origins of life on Earth – ScienceDaily, 2026
- Two origins of life: new data from Düsseldorf – EurekAlert!, 2026
- Intermediate stages in the origin of metabolism at a phosphorylating hydrothermal vent – Science Advances, 2026
- Life on Earth may have originated twice, new study finds – Newsweek, 2026
- Scientists find evidence for two origins of life on Earth – Nature, 2026
- Life may have two separate origins, scientists say – The Guardian, 2026
