Головну загадку складного життя нарешті розгадано: ми знаємо, як воно зародилося на Землі

Вважається, що складні клітини є результатом об'єднання двох стародавніх мікроорганізмів, але тривалий час вчені не могли зрозуміти, як ця пара опинилася разом. Тепер, у новому дослідженні, вчені, які вивчають походження складного життя на планеті, вважають, що їм вдалося розкрити цю давню таємницю, пише IFLScience.

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

Відомо, що існує два основних типи клітин:

• еукаріоти — містять безліч внутрішніх структур, таких як ядро і мітохондрії;
• прокаріоти — обходяться без усього цього.

По суті, все те, що ми називаємо складним життям, складається з еукаріотичних клітин. Водночас прокаріоти включають бактерії та іншу групу одноклітинних організмів, які називаються археями.

Найпоширеніша теорія походження складного життя передбачає, що клітина археї, відома як архея Асгарда, в далекому минулому проковтнула бактерію. Однак замість того, щоб бути перетравленою, ця бактерія повинна була жити всередині археї, а в кінцевому підсумку вона перетворилася на те, що ми сьогодні називаємо мітохондріями.

За словами вчених, ця теорія дуже переконлива з цілої низки причин, зокрема:

• ДНК всередині мітохондрій схожа на ДНК сучасних альфапротеобактерій;
• клітинні мембрани еукаріотів більше схожі на мембрани архей, ніж на клітинні мембрани бактерій.

Утім, є й один суттєвий момент: археї Асгарда було виявлено у відкладеннях гідротермального джерела під назвою "замок Локі" лише 2015 року, і вони показали, що процвітають у середовищі з низьким вмістом кисню. Водночас популярна теорія зародження складного життя на Землі припускає, що бактерії, які проковтнули археї Асгарда, мали мешкати в середовищі, багатому на кисень. Це важливо, оскільки функція мітохондрій сьогодні полягає у використанні кисню для перетворення споживаної їжі на енергію за допомогою дихання.

Однак, згідно з результатами нового дослідження команди з Техаського університету в Остіні, ця нестиковка виявилася не такою вже й істотною, оскільки сьогодні існує безліч архей Асгарда, що використовують кисень або, принаймні, здатних його переносити.

За словами керівника дослідження Бретта Бейкера, одне з головних питань полягає в тому, які саме події призвели до формування складного життя. Результати нової роботи дають підказки про спосіб життя наших мікробних предків. Тепер учені вважають, що вони, ймовірно, могли дихати киснем, як і ми.

Під час дослідження вчені зібрали дані з кількох морських експедицій і обробили близько 15 терабайт ДНК з навколишнього середовища, з яких отримали сотні нових геномів Asgard. Далі вчені використовували інструмент машинного навчання AlphaFold, щоб проаналізувати дані і визначити, які білки вони можуть виробляти. Результати вказують на те, що гени одного з типів архей Асгарда, відомого як Heimdallarchaea, виробляють білки, схожі на компоненти електронно-транспортного ланцюга — структури, що бере участь у метаболізмі кисню.

Ба більше, деякі з проаналізованих зразків були взяті з мілководних відкладень, де досі мешкають аеробні альфапротеобактерії. За словами першої авторки дослідження Кетрін Епплер, результати дають змогу припустити, що взаємодії, подібні до тих, що, як вважається, поклали початок складному життю, спостерігаються і сьогодні.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що перше життя на Землі зародилося з молекул, які прибули з космосу: знайдено вагомі докази.

Раніше Фокус писав про те, як зародилося життя на Землі: вчені підтверджують гіпотезу "світу РНК".