Международная группа ученых реконструировала возможный переход от примитивной химии ранней Земли к первым клеточным организмам. Исследование показало, что около 4 млрд лет назад важнейшие метаболические реакции могли происходить не только с помощью ферментов, но и благодаря металлам, присутствовавшим в гидротермальных источниках.
Авторы изучили сеть из 420 реакций, необходимых для образования аминокислот, компонентов РНК и витаминов из простых веществ вроде водорода, аммиака и углекислого газа. По их оценке, общий предок современных клеток LUCA обладал ферментами примерно лишь для половины этих реакций. Остальные могли поддерживаться неорганическими катализаторами из окружающей среды.
Это означает, что ранний метаболизм, вероятно, представлял собой гибрид химических и биологических процессов. По мере эволюции клетки постепенно заменяли металлы собственными ферментами и становились все менее зависимыми от гидротермальной среды.
Особенно интересно, что бактерии и археи, по данным исследования, могли независимо разработать разные ферменты для выполнения одних и тех же ключевых реакций. Это позволило авторам предположить, что обе линии отдельно перешли к свободноживущему образу жизни уже после существования общего предка.
Исследователи также предложили возможный источник энергии для ранних реакций до появления современной системы с АТФ. В экспериментах сочетание фосфита и палладия смогло запускать реакции фосфорилирования в воде без участия ферментов и АТФ.
По мнению авторов, новые данные поддерживают необычную картину ранней эволюции: генетический код мог иметь единое происхождение, тогда как переход к полноценной клеточной жизни у бактерий и архей произошел независимо.
Читать TechDigest в Google
