Земная жизнь могла возникнуть дважды - и независимо 11.08.2026

Происхождение жизни остается одной из самых сложных загадок науки. Мы знаем, что все современные организмы связаны общим происхождением и используют единый генетический код, однако это еще не обязательно означает, что первые живые клетки появились в результате одного-единственного события. Новое исследование немецких ученых предлагает необычную гипотезу: на самых ранних этапах истории Земли могли независимо возникнуть две линии свободноживущих организмов, которые впоследствии дали начало современным бактериям и археям.

Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи изучили геномы, структуры белков и химические процессы, характерные для самых ранних этапов эволюции микроорганизмов. Особое внимание они уделили 420 химическим реакциям, необходимым для образования важнейших компонентов клеток, в том числе незаменимых аминокислот, оснований РНК и витаминов. Такой подход позволил ученым оценить, какие химические процессы могли происходить еще до появления сложных ферментативных систем.

Одним из ключевых результатов стало предположение о необычной роли металлов. Согласно реконструкции исследователей, последний общий универсальный предок - LUCA (Last Universal Common Ancestor) - мог использовать ферменты лишь примерно для половины рассматриваемых реакций. Остальные процессы, вероятно, обеспечивались непосредственно металлами, находившимися в окружающей среде. Таким образом, ранняя биохимия могла существовать задолго до формирования сложных ферментных механизмов, которые сегодня считаются неотъемлемой частью живых клеток.

Эта идея хорошо согласуется с популярной гидротермальной гипотезой происхождения жизни. Согласно ей, подводные гидротермальные источники могли предоставить древней Земле необходимые химические вещества и металлы, способствовавшие формированию первых биологических молекул. Харун Тюйсуз, химик-неорганик из Института Макса Планка и соавтор исследования, отмечает, что металлы, естественным образом присутствующие в гидротермальных источниках, способны заменить удивительно большое число ферментов в метаболических реакциях.

Исследователи предполагают, что развитие раннего метаболизма могло проходить через несколько последовательных состояний. Сначала химические реакции протекали исключительно с участием металлов, затем возникла промежуточная система, в которой металлы уже работали совместно с ферментами, а после этого началась самостоятельная эволюция линий, предшествовавших бактериям и археям. Именно на этом этапе, согласно гипотезе, могли сформироваться два разных биологических решения одной и той же фундаментальной проблемы.

Наиболее неожиданным оказался тот факт, что ферменты, отвечающие за катализ некоторых одинаковых химических реакций, у бактерий и архей не являются консервативными, то есть не происходят от единого общего фермента. Мартин отметил, что это может свидетельствовать о независимом возникновении двух способов выполнения одних и тех же метаболических функций. Иными словами, бактерии и археи могли не унаследовать готовые решения от одного общего предка, а фактически прийти к ним разными эволюционными путями.

Исходя из этих данных, авторы предлагают пересмотреть привычную картину "дерева жизни". Обычно его основные ветви связывают с прокариотами - бактериями и археями - и эукариотами, к которым относятся растения, животные и грибы. Считается, что эукариотические клетки появились значительно позже, в частности благодаря эндосимбиозу. Однако новая гипотеза касается еще более раннего этапа: исследователи предполагают существование одного происхождения генетического кода, но двух независимых переходов к свободноживущему состоянию. Именно свободноживущую клетку они предлагают считать настоящим началом жизни.

Дополнительную роль в этой картине могли играть химические реакции между фосфитом и палладием, распространенные вблизи гидротермальных источников. По гипотезе ученых, такие реакции могли выполнять энергетическую функцию, которую позднее взяли на себя аденозинтрифосфат (АТФ) и специализированные ферменты.