Немецкие ученые реконструировали оптимальные условия для метаболизма организма, который являлся общим предком всей жизни на Земле. Статья об этом опубликована в Frontiers in Microbiology.
По представлениям эволюционных биологов, примерно четыре миллиарда лет назад на Земле жила популяция последнего универсального общего предка (LUCA) – микроскопического организма, давшего начало всем ветвям эволюции. Скорее всего, он был одноклеточным организмом, неясно, обладал ли он ДНК. В том числе, исследователей интересует, откуда он брал энергию, поскольку в ту эпоху еще не существовало фотосинтеза и не было органических остатков, которыми питаются редуценты. Значит, в основе метаболизма LUCA должен был лежать хемосинтез.
Сейчас ученые из Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне под руководством Джессики Виммер выяснили, какие условия были бы оптимальными для жизнедеятельности LUCA. Для этого они проанализировали более 400 метаболических реакций современных организмов, которые, скорее всего, сохранились в неизменном виде с момента появления. Поскольку эти реакции схожи во всех клетках, они должны происходить от LUCA.
С помощью этих реакций древние и современные организмы производят 20 аминокислот и 18 витаминов, которые играют ключевую роль в метаболизме. Они синтезируются из простых молекул: водорода, углекислого газа и аммония. Согласно компьютерной симуляции ученых, наиболее подходящими условиями для этого были бы: умеренно основная среда с pH около 9, температура около 80 градусов и избыток водорода. «Без водорода ничего не происходит, поскольку водород необходим для извлечения углерода из углекислого газа», – говорят авторы.
В таких условиях LUCA не потребовалось бы никакого другого источника энергии вроде солнечного света, его роль играл бы водород. Подобная среда часто встречается у геотермальных источников в океане, где, по мнению современных биологов, и зародилась жизнь.