Мы ошибались относительно происхождения жизни

Новое исследование ставит под сомнение устоявшиеся представления о зарождении жизни на Земле. Долгое время существовало общепринятое мнение о порядке, в котором аминокислоты, “кирпичики” жизни, включались в формирование генетического кода. Однако ученые из Университета Аризоны считают, что наши прежние предположения могли быть основаны на неверной оценке биологических и абиологических (неживых) источников.

Иными словами, наша текущая модель истории генов может недооценивать роль ранних форм протожизни (включая предшественников, таких как РНК и пептиды) по сравнению с тем, что появилось после зарождения жизни. Наше понимание этих древних времен всегда будет неполным, но важно продолжать исследования ранней Земли. Ученые объясняют, что любое улучшение нашего понимания не только позволит нам больше узнать о собственной истории, но и поможет в поисках жизни за пределами Земли.

В новой статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Science, исследователи под руководством Джоанны Мейзел и Савсан Вехби объясняют, что важнейшие компоненты наших белков (аминокислоты) восходят к последнему универсальному общему предку (LUCA) всей жизни на Земле, жившему около четырех миллиардов лет назад. Эти цепочки из десятков и более аминокислот, называемые белковыми доменами, подобны колесам автомобиля, говорит Вехби: “Это деталь, которая может использоваться в разных машинах, но сами колеса существовали задолго до появления автомобилей”.

Группа использовала специализированное программное обеспечение и данные Национального центра биотехнологической информации, чтобы построить эволюционное “древо” этих белковых доменов, которые были открыты только в 1970-х годах. К сегодняшнему дню наши знания об этих деталях значительно расширились.

Одно из главных изменений, предлагаемых этим исследованием, — переосмысление порядка, в котором 20 основных генетических аминокислот возникли из “первичного бульона” ранней Земли. Ученые утверждают, что текущая модель переоценивает частоту появления аминокислот в ранних формах жизни, что привело к теории, что аминокислота, обнаруженная в наибольшей концентрации, должна была появиться первой. Это согласуется с существующими исследованиями, например, с работой 2017 года, предполагающей, что наши аминокислоты представляют собой наиболее удачный вариант, а не просто “замороженную случайность”.

В новой статье ученые предполагают, что аминокислоты могли происходить из разных частей молодой Земли, а не из однородной среды. Триптофан, “сонная” аминокислота, содержащаяся в мясе индейки, особенно заинтересовал ученых. “Существует научный консенсус в отношении того, что триптофан был последней из 20 канонических аминокислот, добавленных в генетический код”, – пишут ученые. Но они обнаружили 1,2% триптофана в данных до LUCA и всего 0,9% после LUCA. Значения могут показаться небольшими, но это разница в 25%.

Почему последняя появившаяся аминокислота встречается чаще до разделения всей последующей жизни? Команда предположила, что химическое объяснение может указывать на еще более древнюю версию идеи генетики. Как и во всем, что касается эволюции, нет очевидной причины, почему один успешный элемент должен быть единственным в своем роде.

“Поэтапное построение современного кода и конкуренция между древними кодами могли происходить одновременно”, – заключают ученые. И, что интригует, “древние коды могли также использовать неканонические аминокислоты”. Они могли возникнуть вокруг щелочных гидротермальных источников, которые, как считается, сыграли ключевую роль в зарождении жизни, несмотря на то, что возникшие формы жизни там существовали недолго.

Чтобы применить эту теорию к остальной части Вселенной, нам не нужно далеко ходить. “Абиотический синтез ароматических аминокислот может быть возможен на границе вода-порода в подповерхностном океане Энцелада”, – объясняют ученые. Это всего лишь на расстоянии до Сатурна. Так что, вероятно, “встречи на районе” в Солнечной системе ближе, чем мы думаем.