Неожиданное открытие опровергло общепринятую версию происхождения жизни

Оказалось, что мы совершенно неверно представляем себе процесс появления всего живого на Земле.

13 ноября 2022, 04:40

Впервые археи были обнаружены в экстремальных местах обитания — горячих вулканических источниках. Фото © Wikipedia

Как началась эволюция

В самых общих чертах картина такая: первый эпохальный, торжественный момент на Земле — появление живой клетки. По сегодняшним представлениям, это было как минимум 3,5 миллиарда лет назад, а есть версии, что и гораздо раньше. Учёные находят удивительные окаменелости, анализ которых даёт возраст чуть ли не больше четырёх миллиардов лет, и это при том, что сама Солнечная система существует 4,5 миллиарда лет.

А второй момент, который можно в кино показывать под музыку из оперы "Так говорил Заратустра" — появление у живой клетки ядра. Если бы этого не произошло, нас бы не было. Всё живое, что мы на сегодняшний день можем наблюдать невооружённым глазом, в своих клетках имеет ядра. Растения, животные, грибы — всё это эукариоты: "ядерные". И ядра у клеток появились примерно 1,2 миллиарда лет назад.

Учёные очень интересуются, как именно и от кого именно получились все эти ядерные клетки. И поначалу было принято считать, что сначала были бактерии или, лучше сказать, бактериоподобные предки. Но потом одно открытие несколько спутало карты и сделало эволюционную картину менее понятной.

Это было открытие архей как совершенно особых организмов. Его совершил в 1967 году американский микробиолог Карл Ричард Вёзе.

Кто такие археи

Прокариоты кишечника человека Archaea (Methanobrevibacter smithii). Фото © Shutterstock / Kateryna Kon

Археи — это значит "древние". Раньше думали, что это в целом тоже какие-то бактерии: у них тоже нет ядер и они по размерам схожи. Но Вёзе обнаружил, что они во многом совсем другие. У них своя собственная биохимия. Например, метан вырабатывают только археи. Их и находят в древних горных породах по следам метана. То есть если мы на другой планете нашли метан и доказали, что это на 100% не продукт какого-нибудь вулканического процесса, то можно считать, что мы напали на след внеземных архей.

Кроме того, у архей клеточная оболочка очень отличается. Она, так сказать, модернизированная. В итоге у Вёзе "древо жизни" получилось с тремя ветвями: бактерии, археи, эукариоты. Он полагал, что был некий универсальный общий предок и от него пошли три линии эволюции.

Так кто же наш предок?

Филогенетическое древо, построенное на основании анализа рРНК, показывает разделение бактерий, архей и эукариот. Фото © Wikipedia

Как более подробно эту картину описали американские учёные, археи по основной парадигме принято всё-таки считать чем-то вторичным по отношению к бактериям, то есть они на каком-то этапе отделились от них. Значит, сначала были бактерии, а потом — всё остальное.

Надо сказать, наше родство с бактериями действительно подтверждается. Например, в каждой нашей клетке есть, так сказать, своя ТЭЦ, энергостанция. Это митохондрия. Так вот, она представляет собой не что иное, как бактерию, которая вошла в состав более сложного организма. Опять же, клеточная оболочка у эукариот и бактерий однотипная. Поэтому напрашивался вывод, что ядерные клетки — а значит, и мы с вами — получились от каких-то бактериоподобных прародителей, минуя архей.

Но теперь выясняются интересные подробности. Шведские учёные разобрали по полочкам структуру одного белка в человеческом организме и обнаружили, что он поразительно похож на организм под названием Odinarchaeota. А это архея, которая очень близка к эукариотам. То есть это почти ядерный организм. Получается, археи как минимум не остались в стороне от эволюционного процесса, который привёл в конечном итоге к появлению человека. Более того, это улика в пользу альтернативной версии эволюции, что ядерные организмы родились именно от архей: они, как вариант, слились воедино и образовали многосложный организм. А уже потом, возможно, обзавелись чем-нибудь полезным от бактерий.

Интересно в этой гипотезе то, что археи очень неприхотливы, их вообще сначала считали сплошь экстремофилами, потому что находили только где-нибудь в горячих источниках, убийственно солёных озёрах и прочее. А уже потом оказалось, что они есть и в океане, и в почве, и в нашей толстой кишке, то есть им, в общем-то, везде неплохо. И это в том числе обнадёживает людей, которые не могут поверить в наше кромешное одиночество во Вселенной. Если где-то ещё творится чудо эволюции, то больше шансов запустить этот процесс, бросив семя в виде археи.

А ещё археи практически не бывают паразитами, а вместо этого предпочитают взаимовыручку — симбиоз. Очищают сточные воды. Вообще порядочный народ, похоже. Приятнее ощущать родство с ними, чем с этими беспринципными бактериями.