Удивительное открытие уточнило время появления жизни на Земле, и это раньше, чем мы думали

Новое исследование утверждает, что нашло некоторые ответы на непростые вопросы, которые мы задаем себе с того момента, как начали осознавать себя и задумываться о том, кем мы есть и откуда взялись. Результаты свидетельствуют, что жизнь возникла на удивление рано.

Смотрите также Ученые сделали удивительное открытие об эволюции

Происхождение жизни

Изучая геномы нынешних организмов, ученые определили, что универсальный общий предок (LUCA), который породил всю дальнейшую жизнь, что теперь существует на Земле, появился еще 4,2 миллиарда лет назад.

Возраст Земли, для контекста, составляет около 4,5 миллиарда лет. Это означает, что жизнь впервые появилась, когда планета была еще практически новорожденной.

Мы не ожидали, что LUCA окажется настолько древней, всего сотни миллионов лет после образования Земли. Однако наши результаты согласуются с современными взглядами на пригодность ранней Земли для жизни,
– говорит эволюционный биолог Сандра Альварес-Карретеро из Бристольского университета в Великобритании.

Если бы мы имели возможность вернуться во времени и посмотреть на тогдашнюю Землю, мы вряд ли ее бы узнали. Атмосфера была токсична для нынешней жизни, а везде, куда ни глянь, только камни и скалы – и никаких растений или животных. Кислород в количестве, необходимом современной жизни, появился относительно поздно в эволюционной истории планеты, лишь около 3 миллиардов лет назад.

Но жизнь появилась еще до этого. Мы имеем окаменелости микробов, которым 3,48 миллиарда лет. Однако ученые уже некоторое время подозревали, что условия на Земле могли стать достаточно стабильными для поддержания жизни примерно 4,3 миллиарда лет назад.

К сожалению или к счастью, наша планета подвергается эрозионным, геологическим, тектоническим и органическим процессам, которые сводят почти к нулю возможность найти доказательства того, что жизнь существовала в то время.

Методология

Поэтому команда ученых во главе с филогенетиком Эдмундом Муди из Бристольского университета начала искать в другом месте: в геномах живых организмов и ископаемых останков.

Их исследование основано на так называемых молекулярные часы. Фактически мы можем оценить скорость, с которой происходят мутации, и подсчитать их количество, чтобы определить, сколько времени прошло с тех пор, как организмы, о которых идет речь, разошлись от общих предков.

Все организмы, от самого скромного микроба до самого мощного гриба, имеют кое-что общее: у них есть универсальный генетический код. Способ, в который мы производим белки, одинаков. Существует почти универсальный набор из 20 аминокислот, которые ориентированы одинаково от начала времен. И все живые организмы используют аденозинтрифосфат (АТФ) в качестве источника энергии в своих клетках.

На основе этих сходств и различий Муди и его коллеги вычислили, сколько времени прошло с тех пор, как преемники LUCA начали расходиться. Используя сложное эволюционное моделирование, они смогли узнать больше о самой бактерии LUCA – какой она была и как выжила на Земле, настолько негостеприимной для ее далеких потомков.

Смотрите также Гидротермальные источники на Европе могут содержать инопланетную жизнь – новое исследование

Как ей это удалось

• Ученые обнаружили, что LUCA была очень похожа на прокариотов – одноклеточных организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл, в отличие от сложных эукариот.
• Она, очевидно, не зависела от кислорода, поскольку его было слишком мало в тогдашней атмосфере. Это не является неожиданностью для микроба.
• Метаболические процессы LUCA, вероятно, производили ацетат.

Но есть кое-что еще интереснее. Судя по всему, LUCA не была одинокой в новорожденном мире.

Наше исследование показало, что LUCA была сложным организмом, который не слишком отличался от современных прокариот. Но действительно интересным является тот факт, что она имела раннюю иммунную систему. Это означает, что уже 4,2 миллиарда лет назад наш предок участвовал в гонке вооружений с вирусами,
– говорит говорит говорит филогенетик Давиде Пизани из Бристольского университета.

Поскольку метаболические процессы LUCA производили отходы, которые могли быть использованы другими формами жизни, они могли появиться вскоре после появления LUCA.

Это означает, что для возникновения полноценной экосистемы в эволюционной истории планеты требуется относительно немного времени. А кроме того, мы можем понять, что жизнь вполне способна процветать в подобных Земле биосферах где-нибудь во Вселенной.