В исследовании Института Санта-Фе (Santa Fe Institute), опубликованном в журнале «PLoS Computational Biology», Роджер Браакман и Д.Эрик Смит нанесли на карту развитие поддерживающей жизнь химии, относящейся к раннему периоду жизни и проследили за шестью методами фиксации углерода, который замечен в жизни современного человека, сообщает «WordSvience.org».
Углеродистая фиксация — жизненно важный механизм для создания биологически полезного углекислого газа, является крупнейшим мостом между неживой химией Земли и жизнью биосферы. Все организмы, которые поставляют углерод, делают это одним из шести известных нам способами.
Авторы использовали метод, который на основе генетических последовательностей и метаболических признаков создаёт эволюционное древо. Исходя из этого, они смогли восстановить полную эволюционную историю биологической фиксации углерода, касающиеся всех отношений, в которых жизнь сегодня выполняет эту функцию.
Самая первая форма фиксации углерода, идентифицированная учёными, достигла особого рода надёжности, которая в современных клетках не была обнаружена. Эта избыточность позволила в раннем возрасте компенсировать отсутствие усовершенствованного контроля над своей внутренней химией и сформировать шаблон для последующего распада, которые создали первые крупные ветки дерева жизни.
Например, первый крупный распад формы жизни произошёл с появлением кислорода на Земле, в результате чего предки сине-зелёных водорослей и большинство других бактерий отделились от ветви, включая Археи, которые являются главной ранней группой одноклеточных микроорганизмов.
«Вполне вероятно, что самые ранние клетки были хрупкими, части которых были постоянно неисправны и часто разрушались», — объясняет Смит, профессор «SFI». «Разве может быть устойчивым обмен с такой шаткой поддержкой? Ключ — одновременное и постоянное резервирование».
Клетки, очищенные от ферментов и мембраны, позволяют лучше контролировать метаболические реакции. Эти силы изменили уровень кислорода и щёлочности, а также сведя к минимуму количество энергии (в форме АТФ), используемой для создания биомассы.
Иными словами, в отличие от общих широко распространённых убеждений, окружающая среда стимулировала основные расхождения, что даёт шанс на доминирование эволюционной инновации и вследствие этого, воспроизведение эволюционной ленты приводит к непримиримо различным эволюционным древам.
«Отображение функции клеток на генетическом уровне даёт нам чёткое представление о физиологии, которая приведёт к крупным основополагающим расхождениям эволюции», — объясняет Браакман, член «SFI Omidyar Fellow». «Это свидетельствует о том, что химия и физика играют главную роль в стимулировании ранней эволюции».
