Чи життя змінювалося більше одного разу? Дослідники наближаються до відповіді

Чи життя змінювалося більше одного разу? Дослідники наближаються до відповіді

Мітка часу: 1 червня 2023 10:00

Зі свого скромного походження життя заразило всю планету нескінченними прекрасними формами. Зародження життя — найдавніша біологічна подія, настільки давня, що не залишилося жодних чітких доказів, крім існування самого життя. Це залишає багато питань відкритими, і одне з найбільш спокусливих – скільки разів життя чарівним чином виникало з неживих елементів.

Чи все життя на Землі виникло лише один раз, чи різні живі істоти вирізані з різних тканин? Питання про те, наскільки важко виникнути життя, цікаве не в останню чергу тому, що воно може пролити світло на ймовірність виявлення життя на інших планетах.

Походження життя є центральним питанням сучасної біології, яке, ймовірно, найважче для вивчення. Ця подія відбулася чотири мільярди років тому, і це сталося на молекулярному рівні, тобто залишилося мало скам’янілостей.

Було запропоновано багато жвавих початків, від неприємних первісних супів до космосу. Але нинішній науковий консенсус полягає в тому, що життя виникло з неживих молекул у природному процесі, який називається абіогенезом, швидше за все, в темряві глибоководні гідротермальні джерела. Але якщо життя виникло один раз, то чому б не більше разів?

Що таке абіогенез?

Вчені запропонували різні послідовні етапи абіогенезу. Ми знаємо, що Земля була багата кількома хімічними речовинами, такими як амінокислоти, тип молекул, які називаються нуклеотидами або цукрами, які є будівельними блоками життя. Лабораторні досліди, наприклад, ікон Експеримент Міллера-Юріпоказали, як ці сполуки можуть утворюватися природним шляхом в умовах, схожих на ранню Землю. Деякі з цих сполук також могли потрапити на Землю на метеоритах.

Потім ці прості молекули об’єднувалися, утворюючи більш складні, такі як жири, білки або нуклеїнові кислоти. Важливо, що нуклеїнові кислоти, такі як дволанцюгова ДНК або її одноланцюгова двоюрідна РНК— може зберігати інформацію, необхідну для створення інших молекул. ДНК більш стабільна, ніж РНК, але, навпаки, РНК може бути частиною хімічних реакцій, у яких сполука створює свої копії — самовідтворення.

Команда Гіпотеза «світу РНК». припускає, що раннє життя могло використовувати РНК як матеріал для генів і реплікації до появи ДНК і білків.

Коли інформаційна система може створювати свої копії, починається природний відбір. Деякі з нових копій цих молекул (які деякі називають «генами») матимуть помилки або мутації, а деякі з цих нових мутацій покращать здатність до реплікації. молекул. Тому з часом буде більше копій цих мутантів, ніж інших молекул, деякі з яких накопичуватимуть нові мутації, роблячи їх ще швидшими та поширенішими, і так далі.

Згодом ці молекули, ймовірно, виділили ліпідну (жирову) межу, що відокремлює внутрішнє середовище організму від зовнішнього, утворюючи протоклітини. Протоклітини можуть краще концентрувати й організовувати молекули, необхідні для біохімічних реакцій, забезпечуючи стриманий і ефективний метаболізм.

Життя на повторі?

Абіогенез міг відбуватися не один раз. Земля могла народжувати самовідтворювані молекули кілька разів, і, можливо, раннє життя протягом тисяч або мільйонів років просто складалося з купи різних самовідтворюваних молекул РНК із незалежним походженням, які конкурували за ті самі будівельні блоки. На жаль, через давню та мікроскопічну природу цього процесу ми можемо ніколи не дізнатись.

Багато лабораторних експериментів успішно відтворили різні стадії абіогенезу, доводячи, що вони можуть відбуватися більше одного разу, але ми не маємо впевненості, що це відбувалося в минулому.

Пов’язане питання може полягати в тому, чи з’являється нове життя шляхом абіогенезу, коли ви читаєте це. Однак це дуже малоймовірно. На ранній Землі життя було безплідним, а фізичні та хімічні умови були дуже різними. Зараз, якби десь на планеті існували ідеальні умови для появи нових самовідтворюваних молекул, вони були б негайно подавлені існуючим життям.

Що ми знаємо, так це те, що всі існуючі живі істоти походять від єдиного спільного останнього універсального спільного предка життя (також відомого як Лука). Якщо й були інші предки, то вони не залишили по собі нащадків. Основні докази підтверджують існування LUCA. Все живе на Землі використовує той самий генетичний код, а саме відповідність між нуклеотидами в ДНК, відомими як A, T, C і G, і амінокислотою, яку вони кодують у білках. Наприклад, послідовність трьох нуклеотидів ATG завжди відповідає амінокислоті метіонін.

Проте теоретично між видами могло бути більше варіантів генетичного коду. Але все життя на Землі використовує той самий код із незначними змінами в деяких лініях. Біохімічні шляхи, такі як ті, що використовуються для метаболізму їжі, також підтримують існування LUCA; багато незалежних шляхів могли розвинутися в різних предків, але деякі (наприклад, ті, що використовуються для метаболізму цукру) є спільними для всіх живих організмів. Подібним чином сотні ідентичних генів присутні в різних живих істотах, що можна пояснити лише тим, що вони успадковані від LUCA.

Моя улюблена підтримка для LUCA походить від Дерева Життя. Незалежні аналізи, деякі з яких використовують анатомію, метаболізм або генетичні послідовності, виявили ієрархічну схему спорідненості, яку можна представити у вигляді дерева. Це показує, що ми більше споріднені з шимпанзе, ніж з будь-якими іншими живими організмами на Землі. Ми з шимпанзе більше споріднені з горилами, а разом з орангутангами і так далі.

Ви можете вибрати будь-який випадковий організм, від салату в салаті до бактерій у вашому біологічно активному йогурті, і, якщо ви подорожуєте в часі досить далеко, ви поділитеся фактичним загальний предок. Це не метафора, а науковий факт.

Це одна з найбільш карколомних концепцій у науці, дарвінівська єдність життя. Якщо ви читаєте цей текст, ви тут завдяки безперервному ланцюжку репродуктивних подій, які тривають мільярди років. Наскільки захоплююче це думати про життя, яке постійно виникає на нашій планеті чи деінде, ще більш захоплююче знати, що ми пов’язані з усіма живими істотами на планеті.Бесіда

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Зображення Фото: Джованні Канчемі / Shutterstock.com

Часова мітка:

Більше від Хаб сингулярності