Život na Zemi mohol vzniknúť dvakrát. Vedci prišli s objavom, ktorý môže prepísať začiatok celého príbehu

Život na Zemi možno nemá jeden spoločný začiatok. Nová vedecká štúdia naznačuje, že prechod od neživej chémie k prvým skutočne živým bunkám mohol prebehnúť až dvakrát – nezávisle od seba.

Predstava, že všetky dnešné organizmy pochádzajú z jedného dávneho predka, patrí medzi základné piliere biológie. Vedci však stále presne nevedia, ako z jednoduchých chemických látok pred viac ako štyrmi miliardami rokov vznikol prvý život. Práve táto záhada je jednou z najväčších otázok modernej vedy.

Kľúčom k teórii je metabolizmus

Ako informuje vedecký portál ScienceAlert, nový výskum publikovaný v časopise Science Advances, ktorým sa zaoberali vedci z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfe, ukázal, že baktérie a archeá mohli nezávisle nájsť spôsob, ako sa z primitívnych chemických systémov premeniť na samostatne fungujúce bunky.

Neznamená to však, že na Zemi existujú dva úplne oddelené stromy života. Obe skupiny majú spoločný genetický kód a ich vývoj sa v určitom bode prepojil. Vedci však tvrdia, že samotný prechod k „voľne žijúcej“ bunke mohol nastať dvoma rôznymi cestami.

Kľúčom k celej teórii je metabolizmus. Živé organizmy potrebujú chemické reakcie, pomocou ktorých získavajú energiu a vytvárajú látky nevyhnutné pre fungovanie bunky. Dnes tieto procesy vo veľkej miere riadia enzýmy. Tu však vzniká problém podobný otázke o sliepke a vajci. Enzýmy sú totiž samy produktom biologických procesov. Ako teda mohli úplne prvé formy života vykonávať zložité metabolické reakcie bez toho, aby už existovali enzýmy? Odpoveďou mohlo byť prostredie.

Vedci totiž predpokladajú, že raný život mohol vzniknúť napríklad v okolí hydrotermálnych prieduchov na dne oceánov, keďže sa tam nachádzali kovy schopné urýchľovať chemické reakcie a nahrádzať tak funkciu primitívnych enzýmov.

Podľa nového výskumu teda prvé protobunky nemuseli byť od začiatku úplne samostatné. Najskôr mohli využívať katalytické schopnosti okolitého prostredia. Postupne si však vytvárali vlastné enzýmy, ktoré preberali čoraz viac chemických reakcií.

Výskumníci analyzovali štruktúry metabolických enzýmov v genómoch baktérií a archeí a pomocou špeciálnej metódy sa pokúsili zrekonštruovať poradie ich vývoja. Zistili, že posledný univerzálny spoločný predok všetkých dnešných buniek, známy ako LUCA, mal enzýmy približne pre polovicu potrebných metabolických reakcií. Pri zvyšných procesoch sa podľa nich stále spoliehal na katalyzátory nachádzajúce sa v prostredí.

Príroda našla dve riešenia problému

Najzaujímavejšie zistenie však prišlo pri porovnaní baktérií a archeí. Vedci našli prípady, keď obe skupiny používajú na podobné chemické reakcie enzýmy s odlišnou štruktúrou, čo podľa výskumníkov naznačuje, že si rovnaké biologické riešenia mohli vyvinúť nezávisle. Inými slovami, príroda mohla k rovnakému problému nájsť dve samostatné cesty.

Výskum zároveň prináša možné vysvetlenie ďalšej záhady. Dnešné bunky využívajú na prenos energie molekulu ATP, ktorá však podľa vedcov nebola súčasťou najstaršej prebiotickej chémie. Experimenty naznačujú, že v prostredí hydrotermálnych prieduchov mohli podobné reakcie umožňovať fosfity a kovy.

Ak ďalšie štúdie túto hypotézu podporia, predstava o začiatku života bude vyzerať podstatne komplikovanejšie. Namiesto jedného jasného koreňa by totiž strom života mohol mať na samom začiatku dva samostatné „výhonky“ – dva systémy, ktoré sa ešte pred vznikom skutočne samostatných buniek vydali vlastnou cestou.

V závere štúdie však vedci zdôraznili, že nejde o definitívny dôkaz, ale o odvážnu hypotézu založenú na rekonštrukcii dávnej evolúcie. Ak sa však potvrdí, jedna z najväčších otázok vedy – ako sa neživá hmota zmenila na život – môže dostať úplne nový rozmer.

Pozri aj:

Nie každé akné či PMS znamená nejakú poruchu, upozorňuje gynekologička. Je epidémia hormonálnych ochorení skutočná?