Ученые Билл Мартни из Университета Дюссельдорфа и Нил Лэйн из лондонского университетского Колледжа предложили интересную теорию возникновения живых клеток с различными биоэнергетическими свойствами. По их мнению, появление жизни является побочным продуктом реакции освоения энергии.
Первые протоклетки нуждались в огромном количестве энергии для осуществления метаболизма и репликации, так как ферменты, катализирующие эту специфическую реакцию, появились позже. Скорее всего, большая часть энергии никак не использовалась протоклетками и просто рассеивалась.
В ходе своего исследования Билл Мартин и Ник Лэйн попытались выяснить, как протоклеткам удалось использовать энергию для поддержания своей жизни. Они также рассмотрели вопрос, откуда эта энергия взялась и почему она накапливается живыми клетками. Как поясняют ученые, биохимические процессы протекают в клетках в закрытых «отсеках». Наличие мембраны является одним из ключевых факторов, позволивших протоклеткам в ходе эволюции превратиться в полноценные живые клетки.
Живые клетки хранят получаемую в процессе дыхания энергию на своих мембранах в виде ионных градиентов. Этот факт так же свойственен им, как генетический код. В ходе своего исследования Лэйн и Мартин показали, что углеродный и энергетический метаболизм бактерий, растущих на углекислом газе и водороде, очень схож с химией процессов, которых происходят в глубоководных термальных жерлах.
Проделанные исследователями измерения доказывают, что естественный протонный градиент, действуя через тонкие стенки серы и железа, может обеспечить ассимиляцию органического углерода. В итоге могли образоваться протоклетки, изначально лишенные собственных оболочек и живущие в каменных ячейках. Минералы, по мнению ученых, выполняли роль катализаторов процессов древнейшего метаболизма. Спустя некоторое время протоклетки обзавелись собственной мембраной и покинули каменные убежища.
Таким образом, ученые впервые смогли проследить весь путь, ведущий от камней, углекислого газа и воды к образованию сегодняшних живых клеток.
