Тайна возникновения жизни на Земле наконец-то раскрыта: ученые нашли недостающий "пазл"

История Земли насчитывает более 4,5 миллиарда лет, однако в начале своего пути наша планета была вовсе не дружелюбным местом — жизнь на ней появилась значительно позже. Долгое время происхождение жизни на Земле оставалось загадкой, ускользающей от ученых, но теперь, похоже, ученые нашли "недостающие пазлы", пишет PHYS.org.

Ключевой вопрос заключается в том, какая часть истории жизни на Земле была утеряна. Например, для дного вида довольно часто происходит "постепенный отказ" с помощью биохимической реакции, и если это произойдет с достаточным количеством видов, такие реакции могут быть фактически "забыты" жизнью на Земле. Но ученые не могли понять, о каком количестве данных идет речь.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В новом исследовании команда из Института наук о Земле и жизни при Токийском технологическом институте и Калифорнийского технологического института в США сосредоточилась на том, чтобы заполнить пробелы истории биохимии, восстановив "забытые реакции".

Известно, что в начале своего пути наша планета была богата такими соединениями, как сероводород, аммиак и углекислый газ, что не слишком сочетается с поддержанием жизни. Однако миллиард лет тому назад ранняя жизнь полагалась на эти простые молекулы в качестве источника сырья. По мере развития жизни биохимические процессы превращали эти молекулы в соединения, которые встречаются на Земле и сегодня. Фактически эти процессы представляют собой самые ранние метаболические пути.

Для моделирования истории биохимии Земли команда использовала перечень всех известных сегодня биохимических реакций. Для этого они обратились к базе данных Киотской энциклопедии генов и геномов, в которой каталогизировано более 12 000 биохимических реакций. Далее ученые начали моделировать ступенчатое развитие метаболизма.

Отметим, что это не первая попытка ученых проделать нечто подобное, однако предыдущие попытки потерпели неудачу. Причина оставалась не ясна, а в новом исследовании ученые наткнулись на ту же проблему: модель остановилась на определенном этапе. Команда обнаружила два способа обойти эту проблемы:

1. подтолкнуть модель, вручную добавив современные соединения;
2. замена аденозинтрифосфату (АТФ) похожей молекулой.

АТФ — энергетическая валюта клетки, используемая для запуска реакций, например, построения белков, которые в противном случае просто не происходили бы в воде. Однако реакции, в результате которых образуется АТФ, сами требуют АТФ. Другими словами, если АТФ уже не присутствует, в сегодняшней жизни нет другого способа производить АТФ. В новой работе ученые нашли, как обойти эту проблему.

Оказалось, что реактивная часть АТФ очень похожа на неорганическое соединение полифосфат. Позволив реакциям, генерирующим АТФ, использовать полифосфат вместо АТФ, ученые смогли достичь почти всего современного метаболизма.

В конце концов им удалось оценить относительный возраст всех распространенных метаболитов и задать острые вопросы об истории метаболических путей. Один из наиболее важных вопросов заключается в том, были ли биологические пути построены линейным образом или же складывались в мозаику. Теперь у нас есть ответ: оба эти пути были одинаково распространены.