Чи зароджувалося життя більш ніж один раз? Дослідники шукають відповідь

Зародження життя — настільки давня біологічна подія, що не залишилося жодного його доказу, окрім, власне, існування життя. Цей процес відбувся між 4,4 та 3,6 млрд років тому та зумовив появу живих істот на планеті Земля і початок біологічної еволюції. Найдавніші сліди життя на Землі датуються приблизно 3,5-3,8 млрд років тому. Це залишає багато питань відкритими, а одне з найбільш спокусливих — чи виникло життя із неживої матерії лише один раз чи це траплялося кілька разів? І якщо так, то скільки? Пропонуємо вашій увазі переклад матеріалу The Conversation, автор якого розмірковує над цим питанням.

Де і коли виникло життя?

Походження життя є центральним питанням сучасної біології і, мабуть, найважчим для дослідження. Ця подія, що сталася орієнтовно 4 млрд років тому на молекулярному рівні, не залишила після себе археологічних слідів. 

Існує багато теорій походження життя на Землі — від зародження біля підводних геотермальних джерел (гідротерм) до занесення його з космосу. Наразі наукова спільнота схиляється до того, що життя виникло з неживих молекул у природному процесі, який називається абіогенезом, ймовірно, у темряві глибоководних гідротермальних джерел. Але якщо життя виникло один раз, то чому б цьому не статися більше разів? 

Що таке абіогенез?

Підписуйтеся на наші соцмережі

Вчені виділяють кілька послідовних етапів абіогенезу. Ми знаємо, що Земля була багата органічними сполуками, а саме амінокислотами — це тип молекул, що називають нуклеотидами, або цукрами, і які є будівельними блоками життя. Лабораторні експерименти показали, як ці сполуки можуть утворюватися природним шляхом в умовах, схожих на ранню Землю.

Ці прості молекули об’єднувалися, утворюючи більш складні — жири, білки та нуклеїнові кислоти. Останні (як-от дволанцюгова ДНК або її одноланцюгова двоюрідна сестра РНК) своєю чергою можуть зберігати інформацію, необхідну для побудови інших молекул. ДНК більш стабільна, ніж РНК, але, на відміну від неї, РНК може бути частиною хімічних реакцій, у яких сполука створює свої копії. Це називається самовідтворенням. Гіпотеза «світу РНК» припускає, що раннє життя могло використовувати РНК як матеріал для генів і реплікації до появи ДНК і білків.  

Деякі з них накопичували інші позитивні мутації, що покращувало їхню здатність до швидкого поширення. Згодом ці молекули, ймовірно, розвинули ліпідну (жирову) межу, що відокремлює внутрішнє середовище організму від зовнішнього, утворюючи протоклітини. А протоклітини змогли краще концентрувати та організовувати молекули, необхідні для біохімічних реакцій, забезпечуючи стриманий і ефективний метаболізм.

Чи могло життя зароджуватися неодноразово? 

Абіогенез міг відбуватися не один раз. Земля могла народжувати самовідтворювані молекули кілька разів. Можливо, раннє життя протягом мільйонів років складалося з багатьох різних самовідтворюваних молекул РНК із незалежним походженням, які конкурували за ті самі будівельні блоки. На жаль, через давню та мікроскопічну природу цього процесу не залишилося жодних викопних решток, тож дослідити цей процес таким чином навряд чи вдасться.

Єдиний предок всього живого

Що ми точно знаємо, то це те, що всі живі істоти походять від єдиного спільного останнього універсального спільного предка (також відомого як LUCA). Якщо й були інші предки, то вони не залишили нащадків. 

Серед головних доказів, що підтверджують існування LUCA, є те, що все живе на Землі використовує той самий генетичний код, а саме відповідність між нуклеотидами у ДНК (відомими як A, T, C і G) та амінокислотою, яку вони кодують у білках. Наприклад, послідовність трьох нуклеотидів ATG завжди відповідає амінокислоті метіонін.

Все життя на Землі використовує той самий код із незначними змінами у деяких лініях. Біохімічні шляхи, наприклад, ті, що використовуються для метаболізму, також доводять існування LUCA: у різних організмів могли розвинутися багато незалежних шляхів обміну речовин, але деякі (наприклад, ті, що використовують для метаболізму цукру) є спільними для всіх живих істот.

Тобто ви можете вибрати будь-який випадковий живий організм, від базиліку у вашому салаті до бактерій у біоактивному йогурті чи власного собаки, і якщо ви простежите  за його генеалогічним деревом дуже далеко назад у часі, у вас із цим організмом буде спільний предок. Це не метафора, а науковий факт.

Це одна з найбільш вражальних наукових концепцій. Якщо ви читаєте цей текст, ви тут завдяки безперервному ланцюжку репродуктивних подій, які тривають мільярди років. Наскільки захопливо думати про життя, яке існує повсюдно на нашій планеті, ще більш захопливо знати, що ми пов’язані з усіма живими істотами, що нас оточують.