Un nou studiu publicat în revista Science Advances propune o ipoteză care ar putea schimba modul în care înțelegem originea vieții pe Pământ. Cercetătorii susțin că cele două mari ramuri ale vieții – bacteriile și arheele – ar fi devenit organisme cu viață autonomă pe căi evolutive diferite, ceea ce înseamnă că viața ar fi putut apărea independent de două ori, arată Science Alert.
Originea vieții pe Pământ reprezintă una dintre cele mai mari enigme ale științei. Cum au reușit primele forme de materie lipsită de viață să se transforme în organisme capabile să crească, să consume energie și să se reproducă este o întrebare la care cercetătorii încearcă să răspundă de zeci de ani.
Un nou studiu publicat în revista Science Advances propune însă o ipoteză surprinzătoare: tranziția de la materia nevie la organisme vii nu s-ar fi produs o singură dată, ci de două ori.
Autorii cercetării susțin că cele două mari ramuri ale vieții – bacteriile și arheele – au dezvoltat independent mecanismele metabolice care le-au permis să devină organisme autonome.
„Noile date permit o singură concluzie. Linia bacteriană și cea arheică au făcut tranziția către starea de viață liberă în mod independent. (…) Avem o singură origine a codului genetic, dar două origini ale vieții”, afirmă William Martin, biolog la Universitatea Heinrich Heine din Düsseldorf și unul dintre autorii studiului.
O ipoteză care ar putea rescrie „arborele vieții”
În prezent, viața este definită prin capacitatea organismelor de a reacționa la mediu, de a produce energie, de a crește și de a se reproduce.
Un element esențial îl reprezintă metabolismul – ansamblul reacțiilor chimice care permit celulelor să producă moleculele necesare funcționării lor.
Problema este că aceste reacții sunt controlate de enzime, iar enzimele sunt, la rândul lor, produse ale metabolismului. Acest paradox i-a determinat pe cercetători să caute explicații în mediul în care ar fi apărut primele forme de viață.
Potrivit ipotezei dominante, viața a luat naștere în apropierea izvoarelor hidrotermale, unde metalele existente în mod natural ar fi putut acționa drept primii catalizatori ai reacțiilor chimice necesare apariției metabolismului.
Două drumuri diferite către aceeași destinație
Echipa a analizat structura proteinelor implicate în metabolismul bacteriilor și arheelor și a dezvoltat un algoritm care le-a permis să reconstituie ordinea în care au apărut enzimele esențiale.
Rezultatele sugerează că ultimul strămoș universal comun al tuturor organismelor celulare, cunoscut sub numele de LUCA (Last Universal Common Ancestor), nu era complet autonom.
„Am descoperit că LUCA dispunea de enzime doar pentru aproximativ jumătate din reacțiile metabolice. Cealaltă jumătate era catalizată de metalele din mediul în care a apărut”, explică William Martin. Cu alte cuvinte, primele proto-celule depindeau încă de reacțiile chimice produse în mediul înconjurător.
Abia după milioane de ani au început să dezvolte propriile enzime, devenind capabile să supraviețuiască fără ajutorul catalizatorilor naturali.
Potrivit cercetătorilor, acest proces nu s-a desfășurat înainte de separarea bacteriilor și arheelor, ci după. Cele două linii evolutive ar fi găsit independent soluții pentru aceleași probleme biochimice.
„Putem observa cazuri în care strămoșii bacteriilor și arheelor au dezvoltat în mod independent enzime cu structuri diferite pentru a cataliza aceeași reacție metabolică esențială”, spune biologul Natalia Mrnjavac.
Această convergență evolutivă îi determină pe autori să afirme că cele două grupuri au dobândit viața autonomă separat, chiar dacă împărtășeau același cod genetic.
O posibilă explicație pentru începuturile metabolismului
Studiul oferă și o posibilă explicație pentru una dintre cele mai dificile întrebări din biologie: cum funcționa metabolismul înainte de apariția ATP-ului, molecula care alimentează astăzi aproape toate procesele celulare.
Cercetătorii au descoperit că o formă naturală de fosfor, numită fosfit și prezentă în izvoarele hidrotermale, ar fi putut îndeplini acest rol.
„Fosfitul și paladiul înlocuiesc ATP-ul și enzimele. Este uimitor și face ca evoluția timpurie să fie mult mai ușor de înțeles”, afirmă cercetătoarea Manon Schlikker.
Autorii studiului subliniază că ipoteza lor va trebui confirmată prin cercetări suplimentare. Dacă rezultatele vor fi validate, una dintre cele mai cunoscute reprezentări din biologie – arborele vieții – ar putea necesita o revizuire.
În locul unui singur „trunchi” comun din care s-au desprins toate formele de viață, cercetătorii sugerează că ar fi putut exista două linii evolutive distincte care s-au separat încă din faza proto-celulelor, înainte ca acestea să poată fi considerate, în sens strict, organisme vii.
Editor : C.A.