Життя на Землі давніше, ніж вважали вчені: нові відкриття

Останній універсальний спільний передок (LUCA), гіпотетичний організм, від якого походить усе життя на Землі, виявився значно старшим, ніж припускали введені раніше. Це відкриття, опубліковане в журналі Nature Ecology & Evolution, дає виклик усталеним виявленням про зародження біологічного життя та підштовхує науковців до переосмислення умов, у яких воно виникло. Нові дані свідчать, що LUCA міг з’явитися близько 4 мільярдів років тому — на один мільярд років раніше, ніж вважалося до цього. Такий зсув у часовій шкалі відкриває нові горизонти для розуміння геохімічних процесів на ранній Землі та факторів, які сприяли появі й різноманітності життя.

Традиційно вчені вважали, що LUCA створив приблизно 3,5 мільярда років тому незабаром після того, як Земля стала придатною для збереження перших форм життя. Протест команди дослідників, що спираються на молекулярні та генетичні дані, переглянула цю оцінку. Аналіз стародавніх генетичних маркерів, які збереглися в усіх сучасних організмах — від бактерій до людини, — дозволив відтворити основний набір генів, який, імовірно, має LUCA. Результати показують на те, що це був простий одноклітинний організм, здатний виживати в екстремальних умовах, можливо, поблизу гідротермальних джерел на дні океану. «Очевидно, що LUCA не просто існував у своєму середовищі, а і його активно змінював, хоча навряд чи жив ізольовано», — зазначає співавтор дослідження Тім Лентон.

Методика, яка привела до відкриття цього, базується на прогресі в геномному аналізі. Дослідники вивчили найдавніші гени, притаманні всім живим організмам, включаючи бактерії, археї та складніші форми життя. Оцінюючи швидкість генетичних мутацій протягом мільярдів років, науковці вдосконалили свої моделі й дійшли висновку, що вік LUCA значно перевищив передові оцінки. Одним із ключових доказів стала рибосомна РНК — молекула, яка є основою кожної живої клітини. Її структура та функції залишилися майже незмінними протягом мільярдів років, що робить її надійним інструментом для визначення часу появи першого спільного предка.

Команда під керівництвом Едмунда Мудіила виявила 355 генів, які, ймовірно, належали LUCA. Ці гени свідчать про те, що організм був анаеробним і аутотрофним — тобто існував без кисню й самостійно виробляв енергію з води та вуглекислого газу. такі характеристики нагадують сучасні бактерії, що містяться в гідротермальних джерелах. Ці місця, багаті на хімічні сполуки та енергію, могли стати кількістю життя, де LUCA не тільки виживав, а й закладав основу для подальшої еволюції.

Це відкриття має далекосяжні наслідки для астробіології. Якщо життя на Землі з'явилося так швидко після того, як планета стала придатною для існування, це підтримує гіпотезу «життя всієї країни». Вона припускає, що за наявності відповідних умов життя неминуче спостерігається. Такий сценарій створює ймовірність створення мікробного життя на Марсі, у відкритих водах океанів Європи чи в метановій атмосфері Титану. «Еволюційна історія генів ускладнена їх обміном між зовнішніми лініями, тому ми використовуємо складні моделі, щоб узгодити генетичну еволюцію з родоводом видів», — пояснює Муді.

Швидка поява життя на Землі може свідчити про те, що подібні процеси відбувалися й в інших куточках Всесвіту. Деякі вчені вважають, що ми наближаємося до виявлення біосигнатур — хімічних маркерів життя — на екзопланетах. Оновлена ​​хронологія LUCA стає елементом у цій глобальній загадці. Якщо життя могло зародитися в екстремальних умовах ранньої Землі, то аналогічні процеси могли відбуватися й деінде, де є схожі геохімічні передумови.