Исследование опровергает гипотезу "метаболизм прежде всего" в вопросе происхождения жизни
Исследование, опубликованное в Proceedings of National Academy of Sciences, отвергает теорию о том, что происхождение жизни началось с системы самокаталитических молекул, способной к дарвиновской эволюции без необходимости в РНК, ДНК и их репликации.
Две основные теории
NASA определяет жизнь как «самоподдерживающуюся химическую систему, способную к дарвиновской эволюции». Существуют две главные научные теории происхождения жизни:
- Генетическая — делает акцент на репликации РНК или ДНК как обязательном условии для эволюции.
- Метаболическая — утверждает, что процессы, необходимые для эволюции, зависят от первичного метаболизма. Считается, что этот метаболизм представляет собой химическую сеть с высокой степенью взаимного катализа между компонентами, что в итоге позволяет адаптироваться и эволюционировать без молекулярной репликации.
Обе теории сходятся в том, что началом послужили простые органические молекулы, образованные пребиотическими процессами (как в эксперименте Миллера — Юри).
Анализ "составных геномов"
Современные исследования показали, что наборы химических компонентов могут хранить информацию о своём составе, которая может дублироваться и передаваться потомкам. Это привело к появлению термина «составные геномы» (compound genomes или composomes). Казалось, что эти системы удовлетворяют условиям, чтобы считаться эволюционными единицами.
Однако новое исследование с участием Мауро Сантоса из Университета Автонома де Барселоны впервые провело строгий анализ эволюции таких молекулярных сетей с помощью численного моделирования и анализа сетей.
Ключевой вывод
Было продемонстрировано, что эти химические сети не могут считаться эволюционными единицами. При достижении критического размера и уровня сложности они теряют свойства, необходимые для дарвиновской эволюции.
Динамика популяций молекулярных соединений, которые делятся после достижения критического размера, не эволюционирует.
Заключение
Это фундаментальное ограничение «составных геномов» заставляет с осторожностью относиться к теориям, которые ставят метаболизм на первое место в происхождении жизни. Хотя ранние метаболические системы могли обеспечить стабильную среду для эволюции примитивных полимеров, таких как РНК, базовое свойство жизни как системы, способной к дарвиновской эволюции, началось, когда генетическая информация стала храниться и передаваться, как в полимерах нуклеотидов (РНК и ДНК).