Fakir: Все сообщения за 24 Октября 2018 года

Все без исключения живые клетки нуждаются в аденозинтрифосфате (АТФ) — веществе, молекулы которого служат главной «энергетической валютой» современной жизни. Однако АТФ — молекула довольно сложная, и маловероятно, что эволюция энергетических механизмов древнейшей жизни началась прямо с нее. Группа биохимиков во главе с известным английским ученым Ником Лейном считает, что на заре жизни главной «энергетической валютой» мог служить ацетилфосфат, молекула которого, устроенная гораздо проще, подходит на эту роль по ряду свойств.

 

---

В XX веке дискуссии о происхождении жизни были в основном чисто теоретическими. Знаменитый эксперимент Миллера — Юри, доказавший возможность самопроизвольного синтеза компонентов белков из простых молекул, так и остался блестящим, но по большому счету единичным достижением; других же источников новых данных на протяжении многих десятилетий просто не было (разве что исследования химического состава углистых метеоритов, но они тогда по разным причинам «не делали погоды» в науке). Оставалось только рассуждать. И одним из любимых предметов рассуждений в ту пору стал вопрос: были ли самые первые живые существа автотрофными или гетеротрофными?

...

В XXI веке все эти общие рассуждения отошли на второй план. И неудивительно: ведь в начале нашего века наука о происхождении жизни буквально пережила второе рождение. На страницы научных журналов — так и хочется добавить: «на глазах у изумленной публики» — хлынул поток совершенно новых фактов, открытых частью в ходе химических экспериментов (см., например: Химики преодолели главное препятствие на пути к абиогенному синтезу РНК, «Элементы», 18.05.2009), а частью в результате чтения геномов разных современных живых существ (см., например: Расширение белковой вселенной продолжается, «Элементы», 24.05.2010). Тем самым на многие (хотя, конечно, и не на все) важные вопросы стало возможно получать чисто документальные ответы. Уже отмечалось, что совокупность геномов ныне живущих организмов обладает свойствами самой настоящей летописи, хранящей множество следов исторических событий внутри некой упорядоченной многослойной структуры (см. Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных, «Элементы», 11.07.2016). Причем глубина этой «летописи» измеряется миллиардами лет — а значит, в ней в принципе можно найти ответы и на вопросы, касающиеся происхождения жизни. Надо только, чтобы эти вопросы задавались грамотно.

Вот пример такого грамотного вопроса: какой тип обмена веществ был у общего предка всех современных живых клеток — у безусловно реально существовавшего организма, который в современной научной литературе обычно называется LUCA? Это сокращение расшифровывают двумя способами: Last universal common ancestor (последний универсальный общий предок) или Last cellular common ancestor (последний клеточный общий предок); второй вариант точнее, но употребляется почему-то реже. Так или иначе, прямо «от Луки» все клеточные организмы разделились на два гигантских эволюционных ствола, которые называются бактериями и археями (рис. 2). В дальнейшем союз между представителями этих стволов породил еще и эукариот, но то было довольно позднее эволюционное событие, уже не имевшее к происхождению жизни прямого отношения.

«Лука» же, напротив, для любой теории происхождения жизни крайне важен. Правда, надо иметь в виду, что появление «Луки» было не началом процесса возникновения жизни, а скорее уж наоборот — его концом.

...

Итак, что мы знаем о «Луке»? Прежде всего, у него совершенно точно был аппарат трансляции, примерно такой же, как и у всех без исключения современных живых клеток. Трансляция — это процесс синтеза белка по заданной нуклеотидной последовательности, для которого нужны рибосомы, транспортные РНК и несколько десятков специальных белков. Уже довольно давно известно, что у «Луки» всё это было. Именно поэтому у всех современных живых организмов аппарат трансляции однотипен: он унаследован от общего предка.

А вот какой у «Луки» был обмен веществ? Был он гетеротрофом или автотрофом? Иными словами, питался ли он готовой органикой, или в качестве источника углерода ему хватало простой углекислоты?

...

Обзор этих генов позволил сделать несколько важных выводов. Прежде всего, нет никаких свидетельств, что у «Луки» были ферменты, нужные для гетеротрофного питания. Это означает, что — вопреки всем рассуждениям на эту тему — гетеротрофом «Лука» не был.

А вот ферменты для автотрофного питания (точнее, кодирующие их гены) в реконструированном геноме «Луки» есть! Правда, это совсем не та автотрофность, которую мы обычно видим вокруг себя. Главные автотрофы в привычном человеку мире — зеленые растения, которые захватывают из атмосферы углекислый газ и с помощью энергии света синтезируют из него сахар. Такой способ питания называется фотоавтотрофным. «Лука» им не владел. Он был хемоавтотрофом — организмом, способным синтезировать из углекислоты сложные молекулы с помощью энергии неорганических химических реакций (свет тут не нужен). В наше время хемоавтотрофным способом питаются многие бактерии и археи, причем их химические источники энергии довольно разнообразны. Каким же из них пользовался «Лука»?

Уильям Мартин и его коллеги считают вероятным, что «Лука» был или метаногеном, или ацетогеном. Это два близких друг к другу типа метаболизма, которые сохраняются и у некоторых современных микробов (первый — у метаногенных архей, второй — у клостридий). И метаногены, и ацетогены используют в качестве источника питания углекислый газ (CO2), из которого они с помощью водорода (H2) получают или метан (CH4), или уксусную кислоту (CH3COOH). В ходе эволюции один из этих типов обмена веществ…

Дальше »»»

•  инфо
•  инструменты
• Прокомментировать новость

•  инфо
•  инструменты
• Прокомментировать новость