Главная загадка сложной жизни наконец разгадана: мы знаем, как она зародилась на Земле

Считается, что сложные клетки являются результатом объединения двух древних микроорганизмов, но долгое время ученые не могли понять, как эта пара оказалась вместе. Теперь, в новом исследовании, ученые, изучающие происхождение сложной жизни на планете, считают, что им удалось раскрыть эту древнюю тайну, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Известно, что существует два основных типа клеток:

• эукариоты — содержат множество внутренних структур, таких как ядро и митохондрии;
• прокариоты — обходятся без всего этого.

По сути, все то, что мы называем сложной жизнью, состоит из эукариотических клеток. В то же время прокариоты включают бактерии и другую группу одноклеточных организмов, называемых археями.

Наиболее распространенная теория происхождения сложной жизни предполагает, что клетка археи, известная как архея Асгарда, в далеком прошлом проглотила бактерию. Однако вместо того, чтобы быть переваренной, эта бактерия должна была жить внутри археи, а в конечном итоге она превратилась в то, что мы сегодня называем митохондриями.

По словам ученых, эта теория весьма убедительна по целому ряду причин, в том числе:

• ДНК внутри митохондрий похожа на ДНК современных альфапротеобактерий;
• клеточные мембраны эукариот больше похожи на мембраны архей, чем на клеточные мембраны бактерий.

Впрочем, есть и один существенный момент: археи Асгарда были обнаружены в отложениях гидротермального источника под названием "замок Локи" лишь в 2015 году и показали, что они процветают в среде с низким содержанием кислорода. В то же время популярная теория зарождения сложной жизни на Земле предполагает, что бактерии, проглотившие археи Асгарда, должны были обитать в среде, богатой кислородом. Это важно, так как функция митохондрий сегодня заключается в использовании кислорода для превращения потребляемой пищи в энергию посредством дыхания.

Однако, согласно результатам нового исследования команды из Техасского университета в Остине, эта нестыковка оказалась не такой уж существенной, поскольку сегодня существует множество архей Асгарда, использующих кислород или, по крайней мере, способных его переносить.

По словам руководителя исследования Бретта Бейкера, один из главных вопросов заключается в том, какие именно события привели к формированию сложной жизни. Результаты новой работы дают подсказки об образе жизни наших микробных предков. Теперь ученые считают, что они, вероятно, могли дышать кислородом, как и мы.

В ходе исследования ученые собрали данные из нескольких морских экспедиций и обработали около 15 терабайт ДНК из окружающей среды, из которых получила сотни новых геномов Asgard. Далее ученые использовали инструмент машинного обучения AlphaFold, чтобы проанализировать данные и определить, какие белки они могут производить. Результаты указывают на то, что гены одного из типов архей Асгарда, известного как Heimdallarchaea, производят белки, похожие на компоненты электронно-транспортной цепи — структуры, участвующей в метаболизме кислорода.

Более того, некоторые из проанализированных образцов были взяты из мелководных отложений, где до сих пор обитают аэробные альфапротеобактерии. По словам первого автора исследования Кэтрин Эпплер, результаты позволяют предположить, что взаимодействия, подобные тем, которые, как считается, положили начало сложной жизни, наблюдаются и сегодня.

Напомним, ранее мы писали о том, что первая жизнь на Земле зародилась из молекул, прибывших из космоса: найдены веские доказательства.

Ранее Фокус писал о том, как зародилась жизнь на Земле: ученые подтверждают гипотезу "мира РНК".