Ideea că viața de pe Pământ are o singură origine este una dintre cele mai puternice premise ale biologiei moderne. Toate organismele cunoscute folosesc același cod genetic, aceleași 20 de aminoacizi standard și numeroase mecanisme biochimice profund înrudite. Privită de la distanța celor peste patru miliarde de ani de evoluție, această unitate sugerează că toate formele de viață pe care le cunoaștem descind, în cele din urmă, dintr-un strămoș comun.
Un nou studiu schimbă însă radical felul în care putem privi ultimele etape ale transformării chimiei în viață. Cercetătorii conduși de Natalia Mrnjavac și William F. Martin propun că metabolismul complet al celulelor nu s-a format o singură dată. După separarea celor două mari ramuri ancestrale, bacteriile și arheele ar fi construit independent unele dintre mecanismele care le-au permis să devină celule complet autonome.
Este o nuanță esențială: titlul spectaculos potrivit căruia „viața a apărut de două ori” nu înseamnă că cercetătorii au demonstrat două apariții independente ale vieții din materie nevie. Lucrarea vorbește mai precis despre asamblarea independentă a metabolismului în cele două linii evolutive. LUCA — Ultimul Strămoș Universal Comun — rămâne în scenariul propus de autori un punct comun al istoriei lor.
Povestea începe înainte ca celulele să fie cu adevărat celule
Una dintre marile probleme ale cercetării originii vieții este aparent simplă, dar extraordinar de dificilă: cum au trecut primele sisteme chimice de la reacții fără viață la un metabolism capabil să se susțină singur?
Metabolismul modern este o rețea uriașă de reacții. Enzimele accelerează reacțiile, cofactorii permit realizarea unor transformări chimice complexe, iar energia este captată și utilizată pentru construirea moleculelor necesare vieții. Dar la început nu existau celule moderne și, evident, nu existau enzime evoluate care să facă toată această muncă.
Cercetătorii au pornit tocmai de la această problemă. Au analizat structurile proteinelor asociate enzimelor metabolice din genomurile organismelor procariote și au încercat să identifice etapele intermediare prin care rețeaua metabolică ar fi putut fi asamblată. Rezultatul lor sugerează că metabolismul asociat LUCA nu era încă complet. O parte importantă a „motorului chimic” al celulei ar fi fost construită ulterior, separat, pe liniile care au dus către bacterii și arhee.
Asta este partea cu adevărat provocatoare a studiului.
Un laborator natural ascuns în adâncurile oceanului
Ipoteza propusă de autori plasează aceste evenimente într-un mediu care seamănă mai mult cu un laborator geochimic decât cu imaginea clasică a unei „supe primordiale”: sistemele hidrotermale de tip serpentinic.
Astfel de sisteme pot produce hidrogen și creează condiții chimice deosebite, iar cercetările anterioare au arătat că mineralele și metalele din asemenea medii pot cataliza reacții relevante pentru chimia prebiotică. Izvoarele hidrotermale alcaline au fost de mult timp luate în calcul drept posibile locuri pentru apariția metabolismului timpuriu.
Noul studiu merge mai departe. Autorii susțin că metale native precum fierul, cobaltul, nichelul și paladiul ar fi putut îndeplini, înaintea apariției enzimelor, funcții catalitice pe care astăzi le asociem cu proteinele și cofactorii biologici. Cu alte cuvinte, roca și apa din mediul hidrotermal ar fi putut face, într-o anumită măsură, ceea ce fac astăzi enzimele într-o celulă.
Una dintre observațiile interesante ale cercetătorilor privește fosfitul. Ei propun că acesta ar fi putut furniza o sursă primordială de energie pentru anumite reacții de fosforilare, inclusiv transformarea AMP în ADP, în prezența metalelor native și a apei. Fosfitul și metalele respective se găsesc în contexte asociate sistemelor hidrotermale serpentinice.
Când chimia devine metabolism
Imaginea rezultată este una graduală.
La început, reacțiile chimice nu aveau nevoie de organisme vii pentru a se produce. Mediul mineral furniza catalizatorii. Treptat, moleculele biologice ar fi început să preia aceste funcții. Enzimele și cofactorii au făcut reacțiile mai eficiente și au permis metabolismului să devină din ce în ce mai puțin dependent de suprafețele minerale ale mediului.
Autorii argumentează că acești cofactori au apărut relativ târziu în procesul de asamblare metabolică, deși unele reacții care îi utilizează sunt necesare pentru sinteza lor. Această aparentă problemă poate fi explicată dacă, înaintea cofactorilor biologici, existau catalizatori minerali capabili să îndeplinească funcții similare.
Aici apare ideea centrală: metabolismul nu ar fi apărut dintr-o dată, ca un sistem finit, ci ar fi fost construit în etape.
Iar după ce linia ancestrală comună s-a separat în direcțiile care au dus către bacterii și arhee, cele două grupuri ar fi continuat să-și construiască propriile soluții biochimice.
Două soluții pentru aceeași problemă
Această parte este poate cea mai fascinantă.
Dacă două linii evolutive pornesc de la un sistem ancestral incomplet și trebuie să rezolve aceleași probleme chimice, ele pot ajunge la soluții diferite. Studiul identifică situații în care enzimele ancestrale ale bacteriilor și arheelor ar fi evoluat independent, având structuri diferite, dar îndeplinind aceeași funcție metabolică esențială.
Este un exemplu spectaculos de evoluție convergentă: aceeași problemă, două soluții moleculare diferite.
De aici vine interpretarea potrivit căreia metabolismul „a apărut de două ori”. Este însă important să nu transformăm această formulare într-o afirmație mai puternică decât permite cercetarea.
Studiul nu demonstrează că pe Pământ au existat două evenimente complet independente de abiogeneză, fiecare producând de la zero o formă de viață. Din contră, autorii păstrează un strămoș universal comun în scenariul lor. Ceea ce propun este că metabolismul enzimatic complet s-a asamblat independent după această etapă ancestrală.
Ce înseamnă asta pentru viața din Univers?
Dacă interpretarea se confirmă prin cercetări ulterioare, implicațiile sunt considerabile.
Una dintre cele mai mari întrebări din astrobiologie este dacă apariția vieții reprezintă un accident aproape imposibil sau dacă, în anumite condiții, chimia planetei conduce în mod natural către sisteme din ce în ce mai complexe.
Dacă aceleași tipuri de reacții pot fi organizate în mod independent în mai multe ramuri, atunci apariția unor mecanisme esențiale pentru viață ar putea fi mai puțin improbabilă decât am presupus. Iar mediile hidrotermale, care există sau sunt considerate posibile pe alte corpuri cerești, devin și mai interesante pentru cercetarea astrobiologică.
Totuși, de aici până la afirmația că Universul este plin de viață este o distanță enormă. Studiul nu oferă nicio dovadă pentru existența vieții extraterestre. El propune un mecanism pentru etapele timpurii ale metabolismului terestru și identifică un posibil context geochimic în care asemenea procese ar fi putut avea loc.
Există și o limitare importantă: versiunea lucrării disponibilă anterior a fost prezentată ca preprint, iar înregistrarea bibliografică disponibilă indică o versiune actualizată în mai 2026. Prin urmare, interpretarea trebuie tratată ca o ipoteză științifică susținută de date și modele, nu ca o problemă definitiv rezolvată.
Poate că cea mai interesantă idee nu este, până la urmă, că „viața a apărut de două ori”. Este posibil ca întrebarea corectă să fie alta: cât de multe ori a încercat chimia Pământului să devină viață înainte ca una dintre aceste încercări să devină strămoșul tuturor organismelor pe care le cunoaștem astăzi?
Sursa principală: N. Mrnjavac et al., Intermediate stages in the origin of metabolism at a phosphorylating hydrothermal vent, lucrare disponibilă ca preprint și asociată cu cercetări asupra originii metabolismului.
