Учёные выдвинули гипотезу, согласно которой жизнь на Земле могла возникнуть независимо 2 раза. Речь идёт о предках бактерий и архей — двух основных ветвях живых организмов. Исследователи полагают, что они отдельно друг от друга пришли к механизмам обмена веществ, которые позволили клеткам существовать самостоятельно.
Авторы работы изучили ферменты, обеспечивающие базовые реакции метаболизма, в геномах бактерий и архей. Они сопоставили структуру этих белков и определили предполагаемую последовательность их появления по мере усложнения систем. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Метаболизм считают одним из важнейших признаков жизни, поскольку он объединяет химические реакции, необходимые организму для создания и использования веществ. Ферменты ускоряют такие реакции, однако сами также образуются в результате химических процессов. По мнению исследователей, на раннем этапе роль ферментов могли выполнять металлы, присутствовавшие в окружающей среде.
Вероятным местом появления первых химических систем учёные называют районы гидротермальных источников. Там металлы могли способствовать превращению водорода, аммиака и углекислого газа в соединения, нужные для будущих клеток. Специалисты считают, что развитие катализа прошло 4 этапа: от реакций с участием природных металлов до появления клеток, не зависящих от внешних веществ.
Согласно выводам работы, последний универсальный предок всех клеток LUCA имел ферменты лишь примерно для половины метаболических реакций. Остальные процессы, как предполагают авторы, обеспечивались металлами в среде его существования. После разделения линий бактерий и архей каждая из них могла независимо создать различные ферменты для выполнения одинаковых жизненно важных реакций.
Учёные также предложили возможный механизм ранних энергетических процессов без участия АТФ — современной универсальной молекулы энергии. По их данным, фосфит и палладий при взаимодействии с органическими веществами способны заменить АТФ и ферменты в отдельных реакциях. Авторы отмечают, что для окончательных выводов необходимы дальнейшие исследования условий, в которых происходили эти процессы.