Таємницю виникнення життя на Землі нарешті розкрито: вчені знайшли "пазл", якого бракує

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років, проте на початку свого шляху наша планета була зовсім не доброзичливим місцем — життя на ній з'явилося значно пізніше. Довгий час походження життя на Землі залишалося загадкою, що вислизає від учених, але тепер, схоже, вчені знайшли "відсутні пазли", пише PHYS.org.

Ключове питання полягає в тому, яку частину історії життя на Землі було втрачено. Наприклад, для одного виду досить часто відбувається "поступова відмова" за допомогою біохімічної реакції, і якщо це станеться з достатньою кількістю видів, такі реакції можуть бути фактично "забуті" життям на Землі. Але вчені не могли зрозуміти, про яку кількість даних ідеться.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У новому дослідженні команда з Інституту наук про Землю і життя при Токійському технологічному інституті та Каліфорнійського технологічного інституту в США зосередилася на тому, щоб заповнити прогалини історії біохімії, відновивши "забуті реакції".

Відомо, що на початку свого шляху наша планета була багата на такі сполуки, як сірководень, аміак і вуглекислий газ, що не надто поєднується з підтриманням життя. Однак мільярд років тому раннє життя покладалося на ці прості молекули як джерело сировини. У міру розвитку життя біохімічні процеси перетворювали ці молекули на сполуки, які трапляються на Землі й сьогодні. Фактично ці процеси являють собою найбільш ранні метаболічні шляхи.

Для моделювання історії біохімії Землі команда використала перелік усіх відомих сьогодні біохімічних реакцій. Для цього вони звернулися до бази даних Кіотської енциклопедії генів і геномів, у якій каталогізовано понад 12 000 біохімічних реакцій. Далі вчені почали моделювати східчастий розвиток метаболізму.

Зазначимо, що це не перша спроба вчених зробити щось подібне, проте попередні спроби зазнали невдачі. Причина залишалася незрозумілою, а в новому дослідженні вчені натрапили на ту саму проблему: модель зупинилася на певному етапі. Команда виявила два способи обійти цю проблему:

1. підштовхнути модель, вручну додавши сучасні сполуки;
2. заміна аденозинтрифосфату (АТФ) схожою молекулою.

АТФ — енергетична валюта клітини, що використовується для запуску реакцій, наприклад, побудови білків, які в іншому разі просто не відбувалися б у воді. Однак реакції, в результаті яких утворюється АТФ, самі потребують АТФ. Інакше кажучи, якщо АТФ уже не присутній, у сьогоднішньому житті немає іншого способу виробляти АТФ. У новій роботі вчені знайшли, як обійти цю проблему.

Виявилося, що реактивна частина АТФ дуже схожа на неорганічну сполуку поліфосфат. Дозволивши реакціям, що генерують АТФ, використовувати поліфосфат замість АТФ, вчені змогли досягти майже всього сучасного метаболізму.

Зрештою їм вдалося оцінити відносний вік усіх поширених метаболітів і поставити гострі питання про історію метаболічних шляхів. Одне з найважливіших питань полягає в тому, чи були біологічні шляхи побудовані лінійним чином, чи складалися в мозаїку. Тепер у нас є відповідь: обидва ці шляхи були однаково поширені.

Раніше Фокус писав про те, як з'явилося життя на Землі: вчені вважають, що наблизилися до відповіді.