Жизнь на Земле: была один раз или больше?

Джорди Папс, эксперт в области биологии, размышляет о том, сколько раз на нашей планете зарождалась жизнь. Он отмечает, что жизнь на Земле развивалась бесконечно, принимая разнообразные формы. Однако вопрос о том, сколько раз происходил этот процесс, остаётся открытым.

**Происхождение жизни: от гипотез к научным фактам**

Происхождение жизни — одна из центральных тем современной биологии. Это событие, произошедшее около четырёх миллиардов лет назад, представляет собой загадку для учёных. Несмотря на отсутствие прямых доказательств, существуют различные гипотезы о том, как могла возникнуть жизнь.

**Абиогенез: путь к жизни**

Абиогенез — это процесс, в результате которого жизнь возникает из неживых молекул. Современные учёные считают, что жизнь на Земле возникла благодаря абиогенезу. Они предполагают, что жизнь могла появиться в результате химических реакций в условиях, схожих с теми, которые были на ранней Земле.

**От простых молекул к сложным организмам**

Простые молекулы, такие как аминокислоты и нуклеотиды, могли объединяться, образуя более сложные структуры, включая жиры, белки и нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, играют важную роль в хранении и передаче генетической информации.

**РНК: предвестник жизни? **

Гипотеза «Мира РНК» предполагает, что на ранних этапах эволюции жизни РНК могла выполнять функции как генетического материала, так и катализатора реакций. Это могло способствовать развитию более сложных форм жизни.

**Эволюция и естественный отбор**

С появлением информационной системы, способной создавать копии самой себя, начался процесс естественного отбора. Мутации в генах приводили к появлению новых форм жизни, которые были лучше приспособлены к окружающей среде.

**Протоклетки: первые организмы**

Со временем некоторые из этих мутировавших молекул могли образовывать липидные границы, отделяющие внутреннюю среду от внешней. Это привело к появлению протоклеток — первых организмов, способных к самовоспроизведению и метаболизму.

**Жизнь на повторе? **

Жизнь на Земле, вероятно, возникала неоднократно. Процесс эволюции привёл к появлению разнообразных форм жизни. Они продолжают развиваться и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Абиогенез (возникновение жизни из неживой материи) мог происходить более одного раза. Земля, возможно, порождала самовоспроизводящиеся молекулы неоднократно. И, возможно, ранняя жизнь состояла из множества различных самовоспроизводящихся молекул РНК независимого происхождения, которые конкурировали за одни и те же строительные блоки.

К сожалению, из-за древней и микроскопической природы этого процесса, мы, возможно, никогда не узнаем об этом точно.

Многие лабораторные эксперименты успешно воспроизвели различные стадии абиогенеза, доказав, что они могли происходить более одного раза. Но у нас нет уверенности в том, что они происходили в прошлом.

Возникает вопрос: возникает ли новая жизнь в результате абиогенеза, когда вы читаете этот текст?

Хотя это очень маловероятно. В ранней Земле не было жизни, и физические и химические условия были совсем другими.

В наши дни, если бы где-нибудь на планете были идеальные условия для появления новых самовоспроизводящихся молекул, они были бы немедленно уничтожены существующей жизнью.

Что мы точно знаем, так это то, что все существующие живые существа происходят от одного общего последнего универсального предка жизни (также известного как LUCA). Если и были другие предки, они не оставили после себя потомков.

Ключевые свидетельства подтверждают существование LUCA. Вся жизнь на Земле использует один и тот же генетический код. Это соответствие между нуклеотидами в ДНК, известными как A, T, C и G, и аминокислотой, которую они кодируют в белках.

Например, последовательность трёх нуклеотидов ATG всегда соответствует аминокислоте метионину. Теоретически, однако, могло быть больше вариантов генетического кода между видами. Но вся жизнь на Земле использует один и тот же код с небольшими изменениями в некоторых линиях.

**Биохимические пути**

Биохимические пути, такие как те, которые использовались для метаболизма пищи, также поддерживают существование LUCA. Многие независимые пути могли развиться у разных предков, однако некоторые (например, те, которые использовались для метаболизма сахаров) являются общими для всех живых организмов.

Аналогично, сотни идентичных генов присутствуют у разных живых существ. Это можно объяснить только тем, что они унаследованы от LUCA.

Моя любимая поддержка LUCA исходит от Древа жизни. Независимые анализы, в некоторых из которых использовались анатомия, метаболизм или генетические последовательности, выявили иерархическую структуру взаимосвязей, которую можно представить в виде дерева.

Это показывает, что мы больше связаны с шимпанзе, чем с любыми другими живыми организмами на Земле. Шимпанзе и мы больше связаны с гориллами, а вместе с ними и с орангутангами, и так далее.

Вы можете выбрать любой случайный организм, от латука в вашем салате до бактерий в вашем биологически активном йогурте. И если вы перенесётесь достаточно далеко в прошлое, у вас действительно будет общий предок.

Это не метафора, а научный факт. Это одна из самых ошеломляющих концепций в науке — дарвиновское единство жизни. Если вы читаете этот текст, вы здесь благодаря непрерывной цепи репродуктивных событий, уходящих корнями в миллиарды лет.

Как ни захватывающе думать о том, что жизнь постоянно возникает на нашей планете или где-либо ещё, ещё более захватывающе осознавать, что мы связаны со всеми живыми существами на планете.