A legújabb kutatások szerint a szabadon élő sejtek kétszer, egymástól függetlenül alakultak ki a Földön.
A legújabb evolúcióbiológiai vizsgálatok alapján a legkorábbi szabadon élő sejtek nem egyetlen folyamat során, hanem kétszer, egymástól függetlenül jelentek meg a bolygónkon. Bár a Földön található összes élőlény egyetlen közös genetikai kódot használ, az önálló sejtes életre való átmenet két külön úton zajlott le.
A Heinrich Heine Egyetem szakemberei nemzetközi kutatócsoporttal együttműködve a sejtmentes állapotból a szabadon élő sejtekig vezető kémiai folyamatokat vizsgálták. Az elemzések során a baktériumok és az ősi sejtvonalat képviselő archeák közötti legkorábbi elválást követték nyomon, miközben az enzimek kialakulását tanulmányozták.
A szakértők a teljes korai anyagcsere-hálózatot feltérképezték, amely 420 alapvető kémiai reakcióból áll. Ahogy arról a ScienceDaily adta hírül, ezek a reakciók állították elő a legősibb molekulákból az aminosavakat, a vitaminokat és az RNS-alapanyagokat a mélytengeri kürtők környezetében jelen lévő hidrogénből, ammóniából, valamint szén-dioxidból.
A vizsgálat meglepő eredményt hozott, hiszen az ezen folyamatokat katalizáló enzimek nem egyeznek meg a baktériumok és az archeák törzsfájában. „A sejtek utolsó egyetemes közös ősének számító LUCA az anyagcsere-reakcióknak csupán nagyjából a feléhez rendelkezett saját enzimekkel. A folyamatok másik felét a környezetben található fémek katalizálták” – fogalmazott William Martin, a tanulmány egyik vezető szerzője.
NE HAGYD KI
Kövess minket a Google-ben
Legyen a Liner a követett forrásod
Jelöld be a Linert követett forrásként a Google-ben.
A baktériumok és az archeák evolúciója
A kutatók a biológiai katalízis kialakulásának négy elkülöníthető szakaszát azonosították. Kezdetben a reakciókat teljes egészében a fémek hajtották, amit a LUCA időszakában egy kevert, enzimekből és fémekből álló fázis követett. A baktériumok és az archeák evolúciója ezután vált külön, amikor mindkét csoport önállóan fejlesztett ki új enzimeket a környezeti fémek felváltására.
„Láthatunk olyan eseteket, amikor a baktériumok és az archeák ősei egymástól függetlenül hoztak létre szerkezetileg eltérő enzimeket ugyanazon létfontosságú reakció végrehajtására. Az ilyen párhuzamos felfedezések tehették lehetővé a szabadon élő formák független megjelenését” – mondta Natalia Mrnjavac, a kutatás vezetője.
A sejtes élet kialakulásához szükséges energia származása szintén kulcskérdés volt, mivel a modern sejtek által használt ATP molekula még nem állt rendelkezésre. A szakemberek felismerték,hogy a hidrotermális kürtőknél természetesen előforduló foszfit a jelen lévő palládium hatására képes volt szerves vegyületekkel reakcióba lépni, így ATP és enzimek nélkül is biztosította a korai anyagcseréhez szükséges energiát.
A tudósok matematikai módszerekkel sorrendbe állították a 420 reakciót az egyszerűbbektől a bonyolultabbak felé haladva. Az eredmények azt mutatják, hogy a két ág tagjai külön-külön váltak képessé arra, hogy elhagyják a mélytengeri kürtők védett környezetét.
„A baktériumok és az archeák vonalai egymástól függetlenül tették meg az átmenetet a szabadon élő állapotba. Bár a genetikai kód eredete közös, a tényleges élet kialakulása kétszer történt meg” – közölte William Martin.