Un studiu publicat în Science Advances pune sub semnul întrebării una dintre cele mai importante teorii despre originea vieții. Cercetătorii susțin că bacteriile și arheele ar fi devenit organisme vii în mod independent, ceea ce ar însemna că viața a apărut de două ori pe Pământ.
Bacteriile și arheele ar fi devenit organisme vii pe căi diferite
Autorii studiului susțin că cele două mari ramuri ale vieții - bacteriile și arheele - au dezvoltat separat mecanismele metabolice care le-au permis să treacă de la stadiul de protocelule la organisme vii capabile să se întrețină singure.
„Surpriza este că enzimele care catalizează aceste reacții nu sunt conservate de-a lungul diviziunii evolutive care separă bacteriile și arheele”, explică William Martin, biolog la Universitatea Heinrich Heine din Düsseldorf, citat de Science Alert.
Potrivit cercetătorului, datele conduc la o concluzie îndrăzneață: cele două linii evolutive au devenit organisme cu viață independentă în mod separat.
„Avem de-a face cu o singură origine a codului genetic, dar cu două origini ale vieții”, afirmă Martin.
Metabolismul, cheia apariției vieții
Deși definiția vieții este încă dezbătută, un element comun tuturor organismelor vii este metabolismul, ansamblul reacțiilor chimice care produc energia și moleculele necesare funcționării celulelor.
Aceste reacții sunt controlate de enzime, însă apare o întrebare fundamentală: dacă enzimele sunt produse chiar de metabolism, cum au apărut primele reacții metabolice înainte de existența enzimelor?
Cercetătorii cred că răspunsul se află în mediul în care a apărut viața. Cele mai probabile locuri sunt izvoarele hidrotermale de pe fundul oceanelor, unde metalele prezente în mod natural ar fi putut acționa drept catalizatori ai primelor reacții chimice.
LUCA nu era încă un organism complet autonom
Pentru a testa această ipoteză, echipa a analizat structura enzimelor implicate în metabolismul bacteriilor și arheelor și a reconstruit ordinea în care acestea au evoluat.
Rezultatele sugerează că LUCA (Last Universal Common Ancestor - ultimul strămoș universal comun al tuturor organismelor) dispunea doar de aproximativ jumătate dintre enzimele necesare metabolismului modern.
Restul reacțiilor erau facilitate de metalele din mediul înconjurător.
Pe măsură ce evoluția a progresat, protocelulele au început să producă tot mai multe enzime proprii, devenind din ce în ce mai puțin dependente de mediul extern. Abia în acel moment au devenit organisme capabile de viață independentă.
Două drumuri diferite către aceeași destinație
Un aspect esențial al studiului este că această tranziție s-ar fi produs după separarea bacteriilor și arheelor.
Analiza arată că cele două grupuri au evoluat independent enzime diferite pentru a realiza aceleași reacții metabolice esențiale.
„Putem observa cazuri în care strămoșii bacteriilor și ai arheelor au dezvoltat independent enzime cu structuri diferite pentru a cataliza aceeași reacție metabolică”, spune Natalia Mrnjavac, coautoare a studiului.
Potrivit cercetătorilor, această evoluție paralelă ar putea explica apariția independentă a celor două mari ramuri ale vieții.
O posibilă explicație pentru lipsa ATP-ului
Studiul propune și o soluție pentru o altă problemă legată de originile vieții.
Astăzi, aproape toate celulele folosesc ATP drept principală sursă de energie. Însă ATP este produs de enzime și nu exista înainte de apariția vieții.
Autorii susțin că au identificat o alternativă plauzibilă. Ei au demonstrat că fosfitul, o formă a fosforului prezentă în izvoarele hidrotermale, poate participa, împreună cu paladiul, la reacții chimice asemănătoare celor realizate astăzi cu ajutorul ATP-ului și al enzimelor.
Ipoteza care ar putea schimba arborele vieții
Cercetătorii subliniază că mai există întrebări fără răspuns, inclusiv legate de mediul exact în care s-au desfășurat primele reacții chimice care au dus la apariția vieții.
Dacă rezultatele vor fi confirmate de studii viitoare, una dintre cele mai importante reprezentări din biologie - arborele vieții - ar putea avea nevoie de o revizuire majoră.
În prezent, LUCA este considerat „trunchiul” comun din care s-au desprins toate formele de viață. Noua ipoteză sugerează însă că ar fi putut exista două ramuri distincte încă dinainte ca acestea să devină organisme vii în adevăratul sens al cuvântului.
Deși teoria este una controversată și va necesita confirmări independente, ea oferă o perspectivă nouă asupra uneia dintre cele mai vechi și mai fascinante întrebări din știință: cum a început, de fapt, viața pe Pământ?
