Život na Zemlji mogao nastati dva puta, sugerišu njemački naučnici
Istraživači sa Univerziteta u Dizeldorfu tvrde da su se bakterije i arheje nezavisno razvile u samostalne oblike života iz zajedničkog pretka koji je za metabolizam zavisio od metala iz okoline.
Nova studija objavljena u časopisu Science Advances donosi radikalnu hipotezu o porijeklu života na Zemlji, sugerišući da se prelazak iz nežive materije u živi organizam nije dogodio jednom, već dva puta. Istraživači sa Univerziteta Hajnrih Hajne u Dizeldorfu tvrde da su se dvije glavne grane života – bakterije i arheje – nezavisno razvile do stanja slobodnoživućih ćelija iz svog posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka (LUCA).
Ključna tvrdnja studije zasniva se na analizi metaboličkih enzima. LUCA, kako navode autori, nije bio potpuno samostalan organizam. Posjedovao je enzime za samo polovinu od oko 400 osnovnih metaboličkih reakcija, dok se za drugu polovinu oslanjao na metale koji su prirodno postojali u njegovom okruženju, poput hidrotermalnih izvora na dnu okeana.
„Otkrili smo da enzimi koji katalizuju te reakcije nisu očuvani kroz evolucionu podjelu koja razdvaja bakterije i arheje“, izjavio je biolog Vilijam Martin, vođa istraživanja. Prema njegovim riječima, podaci ostavljaju samo jedan zaključak – da su bakterijska i arhejska loza prešle u slobodnoživuće stanje nezavisno jedna od druge. „Gledamo jedno porijeklo genetskog koda, ali dva porijekla života“, dodao je Martin.
Autori su razvili algoritam za rekonstrukciju redoslijeda nastanka metaboličkih reakcija i identifikovali četiri faze u razvoju katalize. Početni metabolizam u potpunosti su pokretali metali iz okoline. Kako su se korisni molekuli akumulirali, proto-ćelije, uključujući LUCA, počele su razvijati sopstvene enzime koji su zamjenjivali funkcije metalnih katalizatora. Vremenom su potomci razvili dovoljno enzima da više nisu zavisili od spoljašnjih metala, čime su postali ono što naučnici nazivaju pravim slobodnoživućim ćelijama. Ključno je, navode, što se ovaj proces osamostaljivanja odigrao tek nakon što su se bakterije i arheje razdvojile, pri čemu je svaka grana samostalno pronalazila enzimska rješenja za iste metaboličke izazove.
„Vidimo slučajeve gdje su preci bakterija i arheja nezavisno razvili strukturno različite enzime da katalizuju istu esencijalnu metaboličku reakciju“, objasnila je Natalija Mrnjavac, biolog i prvi autor studije. Studija je takođe rasvijetlila zagonetku skladištenja energije u najranijoj biohemiji. U eksperimentu je pokazano da fosfit, oblik fosfora koji postoji u hidrotermalnim izvorima, može da reaguje sa organskim jedinjenjima uz pomoć paladijuma, čime se zaobilazi potreba za ATP-om i enzimima. Ova reakcija omogućavala je pretku da privremeno skladišti energiju u obliku ADP-a, što se smatra ključnim mostom između geohemijskih i biohemijskih procesa.
Neki naučnici koji nisu učestvovali u istraživanju pozivaju na oprez i naglašavaju da je ovo jedan od mogućih scenarija, a ne definitivan odgovor. „Rekonstrukcija ranih metaboličkih mreža je validan pristup, ali pitanje je da li se to zaista tako dogodilo, što je veoma teško znati“, izjavio je za Smithsonian Magazine hemičar Huan Fontecija-Kamps sa Instituta za strukturnu biologiju u Francuskoj. Mikrobiolog Donato Đovaneli sa Univerziteta u Napulju ocijenio je rad kao snažan, ali je sugerisao da zaključak treba posmatrati kao mogući scenario, a ne konačnu istinu.
Bez obzira na neslaganja, studija donosi značajan doprinos razumijevanju tranzicije iz geohemije u biohemiju i otvara pitanja o samoj definiciji života. Ako se nalazi potvrde, koncept stabla života sa jednim deblom mogao bi da zahtijeva ažuriranje, jer bi dva nezavisna nastanka slobodnoživućih ćelija značila da se drvo račvalo prije nego što su njegove grane uopšte mogle da se smatraju živima.