Urmărește A1 pe DiscoverUn nou studiu, publicat în revista Science Advances, sugerează că pragul pentru apariția vieții ar fi putut fi depășit nu 1 singură dată, ci de 2 ori.
Potrivit cercetării, cele 2 mari ramuri ale vieții, bacteriile și arheele, ar fi ajuns independent mecanismele metabolismului care le-au transformat din structuri nevii în organisme vii, scrie Science Alert.
Studiul s-a concentrat asupra celui mai simplu set de reacții chimice despre care se crede că a făcut posibilă această tranziție.
O astfel de descoperire ar putea schimba istoria și modul în care percepem evoluția.
Viața ar fi apărut pe Pământ de 2 ori
„Surpriza e că enzimele care duc la aceste reacții nu sunt conservate de o parte și de alta a graniței evolutive care separă bacteriile de arhee,” susține William Martin, biolog la Universitatea Heinrich Heine, Germania.
„Noile date duc la o singură concluzie. Liniile evolutive ale bacteriilor și arheelor au făcut tranziția către starea de organisme capabile să trăiască independent în mod separat. Iar doar celulele capabile să trăiască independent sunt cu adevărat vii,” a continuat expertul. „Să spunem lucrurilor pe nume. Avem o singură origine a codului genetic, dar 2 origini ale vieții.”
Citește și: Experții au creat o celulă de la zero. Cum a fost posibilă premiera medicală mondială
În linii mari, viața e considerată materia care răspunde la mediul înconjurător, consumă energie, crește și se reproduce.
Pare o definiție suficientă, însă nu e perfectă. De exemplu, virusurile îndeplinesc multe dintre aceste criterii, dar în mod tradițional nu sunt considerate organisme vii.
Un aspect universal al vieții, și pe care virusurile nu îl au, e metabolismul. Adică ansamblul reacțiilor chimice prin care organismele produc molecule esențiale pentru funcționarea lor.
Enzimele sunt proteinele care accelerează aceste reacții, însă procesul duce la o dilemă importantă, pentru că enzimele sunt ele însele produse ale reacțiilor chimice.
Se crede că primele forme de viață au apărut în medii extrem de reactive, precum izvoarele hidrotermale de pe fundul oceanelor.
Experții încă nu știu cum a apărut metabolismul
Metalele prezente în mod natural în aceste locuri ar fi putut acționa drept primii catalizatori ai metabolismului. Ar fi transformat hidrogenul, amoniacul și dioxidul de carbon în alte molecule utile.
„Aproape totul legat de originea metabolismului e încă dezbătut, inclusiv rolul energiei, al geneticii, al autocatalizei, fosfaților, cofactorilor, cianurilor, dioxidului de carbon și apei,” au scris experții în studiu.
Cercetătorii au analizat structura proteinelor implicate în enzimele metabolice de bază din genomurile bacteriilor și arheelor și au dezvoltat un algoritm care le-a ordonat în funcție de complexitate. Astfel, au putut determina ordinea în care au evoluat și au reconstruit o cronologie aproximativă.
„Am descoperit că ultimul strămoș comun universal al tuturor celulelor, cunoscut sub numele de LUCA, avea enzime pentru doar aproximativ jumătate dintre reacțiile metabolice,” susține Martin. „Cealaltă jumătate era catalizată de metalele din mediul în care a apărut LUCA.”
Echipa a identificat 4 etape în evoluția proceselor de cataliză (reacții accelerate de enzime). Prima etapă se baza exclusiv pe metalele din mediul înconjurător.
După acumularea unui număr suficient de molecule utile, protocelulele, structuri care încă nu erau complet vii și care îl includeau și pe LUCA, au început să dezvolte propriile enzime, capabile să preia o parte dintre funcțiile îndeplinite anterior de metale.
În timp, protocelulele au produs tot mai multe enzime. Astfel, și-au redus treptat dependența de catalizatorii din mediul extern, până când nu au mai avut nevoie de ei deloc. Abia atunci pot fi considerate celule capabile să trăiască independent.
Citește și: Descoperirea care poate rescrie istoria umană. Ce au găsit experții într-o peșteră
Potrivit cercetătorilor, acest pas s-a produs după separarea bacteriilor și arheelor. Cele 2 ramuri au găsit soluții diferite pentru a rezolva aceleași probleme.
„Am observat cazuri în care strămoșii bacteriilor și ai arheelor au evoluat independent enzime cu structuri diferite pentru a cataliza aceeași reacție metabolică esențială,” susține Natalia Mrnjavac, biolog la Universitatea Heinrich Heine.
„Aceste invenții paralele ar fi putut deschide calea către apariția independentă a bacteriilor și arheelor capabile să trăiască pe cont propriu,” a continuat experta.
Studiul ar putea explica și o altă necunoscută legată de originea vieții. În prezent, molecula ATP reprezintă principala sursă de energie care alimentează metabolismul. Însă ATP e produs de enzime și nu exista în chimia prebiotică.
Cercetătorii susțin că au identificat o alternativă.
„Fosfitul și paladiul înlocuiesc ATP-ul și enzimele,” susțin experții. „E uimitor și așa înțelegem mai ușor evoluția timpurie.”
Proteină de carne crescută în salată pentru prima dată. De ce au apelat cercetătorii la experimentul controversat... Soluția extremă la care a apelat un orădean ca să scape de caniculă. Cum arată culcușul pe care l-a amenajat în beciul b...
