Возникала ли жизнь более одного раза? Исследователи приближаются к ответу
Происхождение жизни — центральный вопрос современной биологии и, вероятно, самый сложный для изучения. Это событие произошло четыре миллиарда лет назад на молекулярном уровне, поэтому почти не осталось ископаемых свидетельств.
Современный научный консенсус заключается в том, что жизнь возникла из неживых молекул в естественном процессе, называемом абиогенезом, вероятнее всего, в темноте глубоководных гидротермальных источников.
Что такое абиогенез?
Учёные предложили различные последовательные этапы абиогенеза:
- Образование "кирпичиков жизни": Ранняя Земля была богата аминокислотами, нуклеотидами и сахарами. Эксперименты (например, классический опыт Миллера — Юри) показали, как эти соединения могли образоваться естественным путём.
- Образование сложных молекул: Простые молекулы объединялись, образуя более сложные — жиры, белки или нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Гипотеза "мира РНК" предполагает, что ранняя жизнь могла использовать РНК и для хранения информации, и для самокопирования.
- Запуск естественного отбора: Как только система способна к самокопированию, вступает в силу естественный отбор. Мутации, улучшающие способность к репликации, закрепляются.
- Образование протоклеток: Молекулы, вероятно, эволюционировали, обзаведясь липидной (жировой) оболочкой, которая отделяла внутреннюю среду от внешней, образуя протоклетки.
Жизнь на повтор?
Теоретически абиогенез мог происходить неоднократно. Ранняя Земля могла порождать самовоспроизводящиеся молекулы несколько раз, и миллионы лет жизнь могла представлять собой набор различных молекул РНК с независимым происхождением, конкурирующих за "строительные блоки".
Однако вся существующая сегодня жизнь происходит от единого последнего универсального общего предка (LUCA). Если другие предки и были, они не оставили потомков.
Ключевые доказательства существования LUCA:
- Единый генетический код: Всё живое использует один и тот же код для перевода последовательности нуклеотидов ДНК (A, T, C, G) в аминокислоты белков (например, триплет ATG всегда кодирует метионин).
- Общие биохимические пути: Такие пути, как используемый для метаболизма сахаров, универсальны для всех живых организмов.
- Общие гены: Сотни идентичных генов присутствуют у совершенно разных живых существ, что объясняется только наследованием от общего предка.
- Древо жизни: Независимые анализы (анатомические, метаболические, генетические) выявляют иерархическую модель родства, которую можно представить в виде дерева. У любых двух случайных организмов, если углубиться достаточно далеко в прошлое, найдётся реальный общий предок.
Это единство жизни — один из самых поразительных научных фактов. Маловероятно, что новая жизнь возникает сегодня путём абиогенеза, так как любые новые самореплицирующиеся молекулы были бы немедленно поглощены существующей жизнью.