TLDR: Genetický kód mohl mít jeden společný původ, ale bakterie a archea se mohly stát skutečně „živými“ nezávisle na sobě. Na Zemi tak možná máme dva kmeny stromu života. Víc hir.

Je jen málo otázek Jak přesně vznikl život, se vědátoři stále snaží dát dohromady – je to ale asi jako sestavovat zahnilé puzzle zobrazující neznámou scenérii…

Nedávná studie přišla se zajímavou tezí, podle níž život tak trochu vznikl dvakrát nezávisle na sobě – akorát, že vlastně jenom jednou. Pojďme si to popsat!

„My víme, jak vznikl život?“

Přesně ne – ale naše představa o těhle počítcích taky není nulová. Z genomických studií především už dekádu víme, že veškerý známý život má společného předka – říká se mu LUCA, tedy Last Universal Common Ancestor, a jedná se o populaci mikroorganismů, od kterých sdílejí geny všechny další do dnes živé bakterie, archea a přes archea nakonec i eukaryot. Tedy mimo jiné i my, houby, rostliny a další komplikované potvory…

LUCA se často spojuje s prostředím hydrotermálních průduchů, protože řada starobylých metabolických drah dává smysl právě v chemii bohaté na vodík, oxid uhličitý a kovy. Takže hotovo dvacet, pomyslný Adam a Eva byly mikrobi na dně moře u černých kuřáků!

„Ledaže…?“

Inu, tahle práce se domnívá, že LUCA možná ještě nemusela být skutečná živá buňka v dnešním smyslu – alespoň ne úplně soběstačná. Autoři rekonstruovali rané fáze metabolismu a tvrdí, že LUCA měla enzymy jen asi pro část základních metabolických reakcí, zatímco zbytek za ni mohly zajišťovat kovy v prostředí…

A právě metabolismus je jeden z klíčových znaků Života™. Proto třeba za život obvykle nepovažujeme viry – mají genetickou informaci, evolvují, umějí být otravné, ale samy si neřídí vlastní metabolický provoz. Jsou spíš biologičtí černí pasažéři než plnohodnotné bytosti s buněčnou občankou!

„Jak na tu ‚neživost‘ metabolismus ukazuje?“

Dnešní organismy si metabolismus řídí enzymy, jenže enzymy samy vznikají díky metabolismu… Takže tu máme staré dobré biologické „vejce, nebo slepice?“ – jak začal metabolismus, když ještě nebyly enzymy, které by ho poháněly?

Tady do hry vstupuje tenhle výzkum. Železo, nikl, kobalt nebo palladium – sajrajty hojné kolem těch hydrotermálních průduchů – mohou katalyzovat některé reakce podobné těm, které dnes v buňkách dělají enzymy a kofaktory. Pro LUCA „životní chemie“ běžet nejdřív jako geochemický proces, nikoliv jako proces buňky, která si všechno vaří sama. A tahle LUCA je furt společný předek bakterií i eukaryot – ale dál se nám to už komplikuje…

„Jak si teda ten metabolismus vyvinuly mikrobiočichové dál?“

Autoři navrhují čtyři fáze – nejdřív reakce katalyzovaly kovy v prostředí, jak jsme už zmínili. Pak si proto-buňky začaly vyrábět vlastní enzymy pro část reakcí. LUCA tak podle nich mohla být hybrid – něco už řídila biologicky, něco pořád tahala z geochemie okolí.

A až později se bakterie a archea nezávisle dopracovaly k plně volně žijícím buňkám, které už se na okolní kovovou chemii nemusely tolik spoléhat. Jinými slovy: genetický základ mohl být společný, ale finální „odstřižení pupeční šňůry“ od průduchové chemie mohlo proběhnout dvakrát – jednou v linii bakterií, jednou v linii archeí.

„Takže dva vzniky života, nebo ne?“

Není to tedy tak, že by na Zemi vznikly dva úplně oddělené genetické světy – spíš že společný genetický základ mohl existovat dřív, než vznikl plně samostatný, plnokrevný život odpovídající všem definicím. A právě bakterie a archea pak podle autorů nezávisle dokončily celý metabolický balíček…

A jako felisátka a hafani se vlastně kočkujeme stále – protože celý náš velký mnohobuněčný příběh stojí na staré spolupráci archeální hostitelské linie s bakteriemi, které se jednou zabydlely uvnitř a změnily svět. Ale to je už zase jiný vědecký příběh!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]