Leven op aarde ontstond mogelijk twee keer, blijkt uit baanbrekende studie

LUCA: een hybride, metaalafhankelijk wezen

De Laatste Universele Gemeenschappelijke Voorouder (LUCA) wordt opnieuw gedefinieerd als een pre-cellulaire, niet-vrijlevende entiteit. LUCA beschikte over enzymen voor slechts ongeveer de helft van de 420 kernmetabole reacties. De andere helft werd gekatalyseerd door metalen die van nature voorkomen in hydrothermale bronnen, zoals ijzer, nikkel en kobalt. Het team reconstrueerde vier stadia van vroege katalyse: (1) alleen metaal, (2) een metaal-enzym hybride in LUCA, en vervolgens divergerende evolutie naar (3) bacteriële en (4) archaeale voorouders.

Fosfiet en palladium: de vroege vervanger van ATP

Moderne cellen gebruiken ATP als universele energievaluta, maar ATP is een complex molecuul dat enzymen nodig heeft om te worden gemaakt. De studie identificeerde een aannemelijk prebiotisch alternatief: fosfiet (HPO₃²⁻), een gereduceerde vorm van fosfor die van nature voorkomt in serpentiniserende hydrothermale bronnen, reageert met organische verbindingen in aanwezigheid van natuurlijk palladium (een metaalkatalysator die ook in deze bronnen wordt afgezet). Deze reactie drijft metabole fosforyleringsreacties aan in water, binnen een dag, en vervangt effectief ATP en enzymen. Co-auteur Manon Schlikker zei: "Fosfiet en palladium vervangen ATP en enzymen; het is verbazingwekkend, en het maakt vroege evolutie een stuk gemakkelijker te begrijpen."

Een nieuwe levensboom

De traditionele levensboom plaatst LUCA als de enkele stam waarvan al het leven aftakt. Deze studie suggereert een andere topologie: twee aparte stammen (bacteriën en archaea) die aan de wortels uiteengingen, nog voordat ze technisch gezien leefden. De gemeenschappelijke voorouder was geen vrijlevende cel, maar een pre-cellulaire entiteit die later, onafhankelijk, aanleiding gaf tot de twee levende lijnen.

Kortom: De studie stelt dat de oorsprong van leven geen eenmalige gebeurtenis was, maar een tweeledig proces, waarbij bacteriën en archaea onafhankelijk van elkaar een vrijlevende staat ontwikkelden vanuit een niet-levende, metaalafhankelijke LUCA, met fosfiet en palladium als vroege energievervanger voor ATP.