Det her opfund har jeg tænkt på i dagevis — og jeg er nødt til at fortælle dig om det
Forestil dig et øjeblik, at du kunne rejse 4 milliarder år tilbage i tiden.
Jorden ville være et mareridt at betragte. Ingen ilt. Volcanoer alle vegne. Oceans så fremmede, at de kunne være fra en anden planet. Men dybt nede ved havbundens varme kilder — hydrotermiske ventiler — sker der måske noget helt utroligt.
Ny forskning fra Heinrich Heine University Düsseldorf, offentliggjort i tidsskriftet Science Advances, viser nemlig, at de tidligste forsøg på liv ikke handlede om én ting. De handlede om to.
Den mangelfulde værktøjskasse
Forskerholdet — ledet af biolog Natalia Mrnjavac — tog en utroligt ambitiøs tilgang. I stedet for at fokusere på en håndfuld kemiske reaktioner undersøgte de hele netværket. Alle 420 kemiske reaktioner, som moderne celler bruger til at bygge livets grundlæggende byggesten: aminosyrer, RNA-dele og vitaminer.
Altsammen. Sammen udgør de det, vi kalder stofskifte. Og disse reaktioner er så gamle, at de er bevaret på tværs af al liv på Jorden — fra de simpleste bakterier til mennesker. Bevaringsgraden er faktisk ganske imponerende. Næsten på niveau med den genetiske kode selv.
Men her bliver det interessant.
Enzymerne, der katalyserer disse reaktioner? De er ikke bevaret mellem bakterier og arkæer. De to store domæner af liv viser overraskende forskelle i det molekylære maskineri, de bruger til at udføre de samme biokemiske opgaver.
Forskernes centrale opdagelse: Den Sidste Fælles Universelle Forfader — LUCA, organismen der gav ophav til alt liv på Jorden — havde kun enzymer til cirka halvdelen af disse metaboliske reaktioner. Den anden halvdel? Dem katalyserede metaller, der naturligt fandtes i miljøet, hvor LUCA levede.
Tidlig stofskifte var altså en underlig hybrid. Delvist enzymatisk, delvist drevet af uorganiske katalysatorer i hydrotermiske ventiler. Ret vildt, ikke?
Da bakterier og arkæer gik hver til sit
Da forskerne sporede udviklingen af disse enzymer baglæns, identificerede de fire distinkte stadier i udviklingen af biologisk katalyse:
- Reaktioner drevet udelukkende af metaller — ingen enzymer nødvendige
- LUCAs æra, hvor metaller og tidlige enzymer arbejdede sammen
- Den store splittelse, hvor bakterier og arkæer begyndte at udvikle sig separat
- Uafhængig innovation, hvor hver gren gradvist erstattede miljøets katalysatorer med deres egne nye enzymer
Og det er her, det virkelig bliver spændende. Forskerholdet fandt eksempler, hvor bakterier og arkæer ser ud til uafhængigt at have opfundet forskellige enzymer til at udføre de samme essentielle metaboliske reaktioner.
Tænk på det som to seperate ingeniørteams, der får den samme opgave, men kommer op med fuldstændig forskellige løsninger — og begge løsninger faktisk virker.
Denne parallelle evolution kan have været nøglen, der låste op for uafhængigt cellulært liv. Ved at udvikle deres egne katalytiske værktøjer kunne disse primitive organismer blive mindre afhængige af den specifikke kemi ved deres hydrotermiske fødested. Med tiden voksede de stærke nok til at overleve som virkelig fritlevende celler.
Hvad dette betyder for livets oprindelse
Jeg har altid syntes, spørgsmålet om livets oprindelse er næsten overvældende i sin kompleksitet. Hvordan går du fra en kemisk suppe til en selvreplikerende celle?
Det standardbillede, de fleste har, involverer typisk en enkelt oprindelse — et heldigt møde mellem molekyler, der fandt ud af at lave kopier af sig selv, med alt andet der udspringer derfra.
Men denne forskning antyder noget andet. Måske var livet mindre som et enkelt lyn, der slår ned, og mere som... to gnister, der lander tæt på hinanden, hver fanger og vokser til sin egen flamme.
William Martin, seniorforskeren bag studiet, udtrykte det således: "Jo tættere vi kigger, jo tydeligere kan vi se, at tidlig biokemisk evolution var en hybrid af enzymatiske og metal-katalysatorer."
Sådan en smuk måde at frame det på. Livet opstod ikke fuldt dannet. Det dukkede gradvist op, samarbejdende, med Jordens egen kemi som hjælpende hånd.
Det større billede
Det, jeg finder mest bemærkelsesværdigt ved denne forskning, er hvordan den omdefinerer vores forståelse af, hvor robust liv kan være. Hvis liv kan opstå gennem multiple uafhængige veje — selv fra de samme udgangspunkt — så er universet måske mere frugtbart, end vi nogle gange antager.
Selvfølgelig ved vi stadig ikke præcis, hvordan de første celler dannede sig, eller hvorfor to linjer frem for én eller tre eller ti. Videnskaben stiller som altid lige så mange spørgsmål, som den besvarer.
Men her er, hvad jeg ved: Vi lever i en ekstraordinær tid for biologien. Værktøjerne har vi nu — genomsekventering, strukturel biologi, beregningskemien — lader os kigge længere tilbage i vores biologiske historie end nogensinde før.
Og det, vi finder, er at livet, i al sin kompleksitet, måske er endnu mere modstandsdygtigt og opfindsomt, end vi forestillede os.
Fire milliarder år senere lever disse gamle pionerer stadig i hver eneste celle i hver eneste organisme på Jorden. Vi er bogstaveligt lavet af efterkommere efter, hvad der kan have været to uafhængige eksperimenter i at blive levende.
Det er ikke bare videnskab. Det er en af de mest ydmygende og inspirerende historier, jeg kender.
Hvad tænker du? Forandrer idéen om to oprindelser af liv din opfattelse af vores plads i universet? Jeg vil meget gerne høre dine tanker i kommentarerne!