Когда-то Земля была бесплодной. Все изменилось, когда каким-то образом, в результате сложных химических процессов нечто перешло из неживого в живое – начало поглощать другую материю, двигаться, расти, размножаться, процветать.Что это было за нечто, и когда оно впервые появилось? Эти вопросы не дают покоя человечеству, вероятно, с древнейших времен.
Недавно проведенное исследование смогло приблизить нас к истине в поисках ответов. Во всяком случае, теперь нам известно, что жизнь на нашей планете появилась на удивление рано. Изучая геномы ныне живущих организмов, ученые определили, что последний универсальный общий предок (LUCA), первый организм, породивший всю жизнь, существующую сегодня на Земле, появился еще 4, 2 миллиарда лет назад. Для сравнения, возраст Земли составляет около 4, 5 миллиардов лет. Это означает, что жизнь впервые появилась, когда планета была еще практически новорожденной.
Новорожденная жизнь на новой планете
В те времена, когда Земля только появилась из облака космической пыли, она была совсем другим местом, с атмосферой, которую мы сочли бы чрезвычайно токсичной сегодня. Кислород в том количестве, которое, по-видимому, необходимо современной жизни, появился только в относительно позднем периоде эволюционной истории планеты, всего около 3 миллиардов лет назад.
Но жизнь появилась раньше. Были обнаружены окаменелости микробов, возраст которых составляет 3, 48 миллиарда лет. При этом ученые считают, что условия на Земле, возможно, были достаточно стабильными, чтобы поддерживать жизнь и в более раннем периоде – примерно 4, 3 миллиарда лет назад. Сложность в том, что наша планета подвержена эрозионным, геологическим и органическим процессам, которые делают практически невозможным обнаружение доказательств существования жизни того времени. Поэтому команда ученых во главе с филогенетиком Эдмундом Муди из Бристольского университета отправилась на поиски в другое место: в геномы живых организмов и палеонтологическую летопись.
Молекулярные часы
Исследование основывалось на так называемых молекулярных часах. По сути, ученые могут оценить скорость, с которой происходят мутации, и подсчитать их число, чтобы определить, сколько времени прошло с тех пор, как рассматриваемые организмы отделились от общих предков.
Все организмы, от самого простого микроба до могучего слона или кита, имеют некоторые общие черты. Существует универсальный генетический код. Мы производим белки одинаковым образом. Существует почти универсальный набор из 20 аминокислот. И все живые организмы используют аденозинтрифосфат (АТФ) в качестве источника энергии в своих клетках.
Люди не устают искать ответы на вопросы о своем происхождении. Но для этого сначала нужно понять главное – «Что такое жизнь?»
Универсальный предок LUCA
Муди и его коллеги, основываясь на этих сходствах и различиях, выяснили, сколько времени прошло с тех пор, как преемники LUCA начали расходиться. И, используя сложное эволюционное моделирование, они смогли узнать больше о самом LUCA – что это такое и как он выжил на Земле, столь негостеприимной в те времена.
Они обнаружили, что LUCA, вероятно, очень похож на прокариот, одноклеточный организм, у которого нет ядра. Очевидно, что он не зависел от кислорода, так как кислорода было мало (и в этом нет ничего неожиданного для микроба). При этом его метаболические процессы, вероятно, привели к образованию ацетата. Но было еще кое-что интересное. Судя по всему, LUCA был не один.
«Что действительно интересно, так это то, что LUCA обладал зачаточной иммунной системой. То есть, даже 4, 2 миллиарда лет назад наш древнейший предок противостоял вирусам», — говорит филогеномист Давиде Пизани из Бристольского университета.
За первым шли другие
В результате метаболических процессов универсального предка возникали отходы, которые могли быть использованы другими формами жизни. Скорее всего они могли возникнуть вскоре после появления LUCA .
Это означает, что для появления полноценной экосистемы в эволюционной истории планеты потребовалось относительно немного времени. Это открытие, которое имеет последствия, выходящие далеко за рамки нашего общего дома – Земли.
