סיפור מקור החיים על כדור הארץ והתפתחות כימית בתשעה פרקים

בואו נדבר על מקור החיים על כדור הארץ ועל האבולוציה הכימית. ללא נוסחאות כימיות.

פרק ראשון, בו אנו מתמסרים לשוביניזם

הניסוח של אנגלס "החיים הם דרך קיום של גופי חלבון" סובל מאי דיוק: היום אפשר לומר שהחיים הם דרך קיום של תרכובות פחמן במים. לפחות בכל הנוגע לחיים ביולוגיים בצורות שאנו מבינים. לעיתים מכונה תפיסה זו "שוביניזם של פחמן-מים". מדענים מפתחים תיאוריות של בניית אורגניזמים בכימיה שונה לחלוטין, תוך שימוש בתרכובות של סיליקון או אפילו בורון, ובממסים אוניברסליים אחרים - למשל אמוניה נוזלית או מתאן. אבל בכל הנוגע למחקר מדעי רציני, המדענים עדיין מתמקדים בפחמן ובכוכבי הלכת העשירים במים.

הנקודה כאן היא בעצם טיב היסודות הכימיים שממלאים את היקום שלנו. בואו נזכור ש"הראשוני ", שהופיע זמן קצר לאחר המפץ הגדול, הוא רק מימן. כל היסודות האחרים נוצרים במהלך התגובות התרמו -גרעיניות בפנים הכוכבים, ובעיקר כבדים דורשים תנאים ללידה המופיעים רק בהתפוצצויות סופרנובה ונישאים בחלל על ידי גלי הלם שלהם. באופן כללי, אנו יכולים לומר שככל שהאלמנט כבד יותר, כך הוא נמצא בתדירות נמוכה יותר, אם כי חלק מהם, המשמשים כנקודות הסיום של התמורות של גרעינים כבדים יותר (למשל עופרת או ברזל), נדפקים מכך כְּלָל. ישנם גם יסודות רבים בחלל עם גרעינים יציבים במיוחד, כך שהליום, פחמן וחמצן עוקבים אחר מימן בשפע. השילוב של חמצן עם המימן הנמצא בכל מקום מייצר מים, שנמצאים גם הם בכל מקום.

אבל הבורון אינו יציב במיוחד. אפילו במעמקי הכוכבים חלק ניכר ממנו הופך לפחמן (והליום), כך שביקום הוא מתרחש במסדרי גודל רבים בתדירות נמוכה יותר מפחמן או חמצן. זה, בהתאם, מקטין את הסיכויים להופעת חיי "חזיר". הסיליקון בחלל מספיק למדי, אבל הכימיה כבר נגדו: בנוכחות חמצן, הוא יוצר סיליקטים בלתי מסיסים, אינרטיים ויציבים מאוד. הם מסוגלים לקפל את קרום כדור הארץ שלנו, אך לא סביר שיתאימו לחיים פעילים. הם יכולים להיות מומסים על ידי מימן פלואוריד, שבו הסיליקטים מדגימים את היכולות של כימיה מורכבת למדי, אך הפלואור נמצא לעתים קרובות פי עשרות אלפי פעמים מחמצן. אז אם אתה עושה הימורים רציניים, אתה יכול לומר בביטחון: החיים הם פחמן ומים. אבל אז מתחילות הבעיות.

פרק ב ', בו אנו מתמודדים עם הקשיים הראשונים

יש הרבה פחמן ומים בהיקף היקום. מים נפגשים על כוכבי לכת רחוקים ומערימים גושי קרח ענקיים של שביטים. הפחמימן הפשוט ביותר - מתאן - הוא חלק מהאטמוספירה יחד עם פחמן דו חמצני, כמו גם מקורות מפתח של יסודות חיוניים אחרים לחיים - מימן גופרתי, פוספטים ואמוניה (חנקן). עוד בשנות העשרים פיתחו אלכסנדר אופרין וג'ון הלדאן את הרעיון כיצד "המרק הקדמון" על כדור הארץ הצעיר יכול להפוך למקור לתרכובות מפתח של החיים. שלושים שנה לאחר מכן, סטנלי מילר שיחזר את הרעיון המוצע שלהם במעבדה, המדמה בבקבוקון את האטמוספירה ההיפותטית של כדור הארץ הצעיר (ללא חמצן, עשיר באמוניה, מתאן, פחמן דו חמצני ומימן גופרתי) מעל אוקיינוס מים חמים, דרך זוג אלקטרודות המפעילות הפרשות ברקים בפנים.

כמה ימים לאחר מכן החלו להופיע במים הסוכרים הפשוטים ביותר, חומצות אורגניות וחומצות אמינו.שינויי תנאי ההפעלה של המתקן, הדורות הבאים של הנסיינים הצליחו להשיג אבני בניין חשובות אחרות לכל החיים - למשל, תוספת של חומצה הידרוציאנית (HCN), הנפוצה גם בחלל, פותחת את הדרך לסינתזה של בסיסי פורין. של חומצות גרעין (DNA ו- RNA), אדנין וגואנין. זה מרשים, אבל לא מספיק. ראשית, תגובות כימיות כאלה יוצרות תערובת של איזומרים אופטיים של חומצות אמינו וסוכרים.

קשרים אלה יכולים להתקיים בשתי צורות - זהות, כמו תמונות מראה זו של זו, כמו יד ימין ושמאל. מבחינה כימית, הם שווים, ובניסויים של מילר וחסידיו, למעשה, מופיעים בכמויות שוות בערך. באורגניזמים חיים על פני כדור הארץ, זה לא המצב: חלבונים בכולנו, מא 'קולי ועד ראש הממשלה (למעט חריגים אקזוטיים של כמה חומצות אמינו בכמה ארכאיות), בנויים מצורה אחת בלבד, L-amino חומצות; ו- RNA ו- DNA-שימוש ב- D-ribose ו- D-deoxyribose בלבד. אנזימי חלבון פועלים לא עם כימיה, אלא עם הצורה המרחבית של מולקולות, ולכן הצורות הימניות והשמאליות עבורם הן דברים אחרים לגמרי, וברגע שמתחילים באחד מהם, כבר אי אפשר לעבור לאחרת. אך כיצד החל ה"שוביניזם האופטי "הזה? אי אפשר לדמיין שחלבון פעיל כלשהו ייקח ויווצר מ -500 או 1000 חומצות אמינו L אם התערובת מכילה את אותה כמות L ו- D. טרם חזרנו לבעיה זו, אך התברר שהיא רחוקה מלהיות. היחיד.

פרק שלישי, שבו הקשיים גדלים

בעיה נוספת התעוררה כאשר הידע שלנו על ונוס, מאדים ועבר כוכב הלכת שלנו השתפר. התברר כי אטמוספרות השכנים של היום קרובות בהרכבן לאטמוספירה של כדור הארץ הצעיר, שככל הנראה כלל כמעט פחמן דו חמצני. לא היו בו כמויות משמעותיות של אמוניה, חנקן היה קיים רק בצורה של גז מולקולרי טהור (N2) וגופרית כתחמוצת אינרטית (SO2). קבוצה זו רחוקה מאוד ממה שדמיינו אופרין, הלדאן ומילר, ובעיקר מכיוון שהיא אינה מכילה חומר המתאים לתפקיד של חומר מפחית (כמו אמוניה, למשל), הדרוש לתיקון פחמן דו חמצני וקבלת החומר האורגני הפשוט ביותר ממנו. …

ולבסוף, העיקר הוא הבעיה, שבפילוסופיה מכונה "מורכבות בלתי ניתנת לצמצום". היא מלווה כל מחלוקת על הופעת החיים והתפתחותם. צא למעוף ציפורים: נוצות וכנפיים, עצמות חלולות ושיניים חסרות. ללא כל אחד מהפרטים (ורבים אחרים) אלה, טיסה תהיה בלתי אפשרית, אך האם הם יכולים להופיע בו זמנית ביצור חסר מעוף? ברור שלא. כיום, מוצג שנוצות שימשו אמצעי לבידוד תרמי גם לאבותיהם-לטאות, כנפיים אפשרו להחליק מענפים, להימלט בזריזות מטורפים מטפסים וכו '. אם תתעסקו בפרטי המבנה של התא החי אפילו הפשוט ביותר, יתברר שהם הרבה יותר מסובכים מסיפור המעוף.

אפילו בחיידקים הגנום מכיל מיליוני נוקלאוטידים, המקודדים לאלפי חלבונים. עבודתו דורשת מכונות מורכבות הדרושות לצורך העתקת DNA וקריאתו כדי להפוך אותו ל- RNA, ולאחר מכן לחלבון באמצעות ריבוזומים מסודרים בצורה גאונית וכו '. כל זה מוקף בממברנה מחלחלת בחלבונים הפועלים ללא הרף המספקים הובלה סלקטיבית של חומרים לתא ומתוך זה. ישנם מעט פרטים מיותרים: ללא כל אחד מהם, התא אינו מסוגל לחיות. והכי חשוב, היא לא מסוגלת לחיות ללא הוראות, המכילות DNA ואשר מיושמות על ידי חלבונים. כשלעצמו, ה- DNA אינו מסוגל לזרז תגובות כימיות או לשכפל את עצמו. זהו חומר די אינרטי, המשמש רק כמוביל מידע נוח. מצד שני, חלבונים אינם מתרבים ואינם יכולים למלא תפקיד זה. בעיה פילוסופית נוספת - עוף וביצים - רק, כך נראה, בלתי מסיס לחלוטין?..

פרק רביעי, בו מופיעה תקווה ל- RNA

הדילמה של ביצת התרנגולת - כלומר עם DNA וחלבון - לא נפתרה עד שנות השבעים, אז התגלו ריבוזימים, מולקולות RNA עם פעילות קטליטי משלהם. RNA אינו טוב באחסון והעתקת מידע כמו DNA, ובאופן קטליזי לא פחות מובהק כמו חלבונים, אך הוא יכול לעשות את שניהם. זה הוביל להופעת ההשערה על "עולם ה- RNA", המרק העיקרי, שבו בחירת המולקולות היעילות ביותר והמורכבות הגוברת שהובילה לשימוש ב- DNA ובחלבונים, והותירו את ה- RNA המודרני שלהם, המתווך במידה רבה., פונקציות יכולות להתחיל. המשמעות היא שאפשר לצמצם את הבעיה של "כימיה ראשונית" לבעיה של הופעת כמות מספקת של RNA ממרכיביה - הסוכר D -ribose המכיל חמישה אטומי פחמן, פוספט, כמו גם ארבעה סוגים של בסיסים חנקניים - אדנין, גואנין, אורציל וציטוזין.

הדרך הסבירה ביותר להופעת הריבוז כיום היא תגובת הפורמוזה של בטלרוב - חימום תמיסה מימית של פורמלדהיד. בנוכחות סידן הידרוקסיד ותחת פעולה של קרינה אולטרה סגולה, הוא יוצר תערובת מורכבת של סוכרים שונים, שיכולים להיות מופקדים על משטחים אנאורגניים שונים. לדוגמה, סיליקטים מצטברים (ומשתחררים מהסביבה) סוכרים נוספים של ארבעה ושישה פחמנים, והידרוקסיאפטיט- הריבוז שאנחנו כל כך צריכים. יתר על כן, אם אבץ וחומצת האמינו פרולין נמצאים במדיום, הם מזרזים הופעת מוצר כמעט טהור, סוכרים "נכונים".

הכימאים הצליחו לפתור את הבעיה עם הופעתם של כל ארבעת הבסיסים החנקניים. אם אתה לא משתמש בחומצה הידרוציאנית, אלא אחרת נפוצה למדי בחלל ובתרכובת לא מסובכת - פורממיד - אז בהיעדר מים בהשפעת קרינה אולטרה סגולה ועל פני השטח של חלקיקי תחמוצת טיטניום, זה ייתן את כל הבסיסים הדרושים. ואם בחיינו תנאים כאלה נראים אקזוטיים, הרי שבחלל הם אינם כה נדירים; דו תחמוצת טיטניום נלכדת מדי פעם באטמוספירה העליונה, שבה אין מים, אך יש הרבה קרינה אולטרה סגולה.

על מנת שבסיסים חנקניים, פוספט וריבוזה ייצרו RNA, הם חייבים להתאחד לנוקלאוטידים, ואלה בתורם לשרשראות ארוכות מספיק. אדנין מצרף בקלות יחסית ריבוז, ולאחר מכן שלוש קבוצות פוספט אחת אחרי השנייה. ככל הנראה, מסיבה זו, אדנוזין טריפוספט (ATP) הפך למולקולה נושאת אנרגיה אוניברסלית: לא ניתן היה לשגר את שאר הבסיסים החנקניים לאורך נתיב זה במשך כמה עשורים. בעיה זו נפתרה רק בשנת 2009, כאשר ג'ון סאתרלנד מאוניברסיטת מנצ'סטר מצא תגובה אלגנטית ומורכבת, שבסיומה לא נעשה שימוש בבסיסים ובריבוז עצמם, אלא במבואיהם - גליקולאלדהיד, גליצראלדהיד, ציאנמיד וכו '. הנוקלאוטידים הרצויים מתקבלים בפלט. תוך מספר שנים הוכח כי בנוכחות חומצות אמינו L, תגובה כזו מניבה בעיקר תרכובות עם D-ribose.

פרק חמישי, בו RNA פוגש את "עולם האבץ"

תגובות כאלה היו צריכות להתרחש על כדור הארץ הצעיר ברציפות: אין זה סביר שמקור בלתי יציב כזה של חומרים כמו אסטרואידים או שביטים יכול להביא אותם בכמויות מספקות, ולחדש כל הזמן אספקה. זה דורש הפחתת פחמן דו חמצני לתרכובות הפחמן הפשוטות ביותר, כפי שעושים צמחים באמצעות מים ואור שמש. שיטה נוספת מודגמת על ידי חיידקים מתנוגניים, שבדרך כלל אינם סובלים נוכחות של חמצן ומשתמשים בחומר מפחית - מימן גופרתי, המגיע מקרום כדור הארץ עם מינרלים עשירים ופתרונות מימיים חמים.

מכאן נולדה הראשונה מההשערות לגבי מקורן של מולקולות מבשר ה- RNA, כולל פורמלדהיד, גליקולאלדהיד, ציאנמיד ותרכובות מוכרות אחרות. על פי הרעיון של קארל וושטרהאוזר, הכל התרחש על קרקעית האוקיינוס, בתנאים הקרובים לאוורורים הידרותרמיים מודרניים.הם עדיין מיושבים על ידי עשירים ביותר, יוצאי דופן מאוד ובעצם בלתי תלויים בחיי העולם החיצון, הניזונים מ"עשן "של מעשנים שחורים אלה - מים מחוממים במיוחד העשירים במימן גופרתי וסולפידים, ואבץ ומנגן סולפידים נזרקים מיד על ידי ציפוי לבנבן. כפי שנראה בקרוב, זה חשוב במיוחד.

ניסויים הראו שבתנאים אלה מימן גופרתי מפחית את גופרית הברזל לפיריט (FeS2), שעל פניו נשמרים פרוטונים המסוגלים להפחית הן חנקן לאמוניה והן פחמן דו חמצני למתיל מרקפטן. גם תגובות מורכבות יותר מתממשות כאן, מה שמוביל להופעתן של חומצות אורגניות ובכלל, ספקטרום שלם של חומר אורגני, עשיר יותר מתגובותיו של מילר.

שינויים נוספים יכולים להתרחש כבר באור, כאשר נחשפו "המעשנים השחורים". האווירה הצפופה ביותר של כדור הארץ הצעיר יצרה לחץ מוגבר, שאפשר למים לא לרתיחה או להתאדות אפילו בטמפרטורות גבוהות בהרבה מ -100 מעלות צלזיוס, ומולקולות טעונות שליליות - חומצות אורגניות, כולל RNA - נותרו כבולות על פני השטח הטעונים החיוביים של אבץ. גופרתי, מצטבר בכמויות מספקות וממשיך להגיב זה עם זה.

אישור חשוב להשערת "עולם האבץ" (כהמשך ל"עולם ה- RNA ") הוא הרכב הסביבה הפנימית של תאים חיים, הציטופלסמה שלהם, הקרובה לא רק למי הים, אלא למי הים ליד השחור מעשנים, רוויים באשלגן, מנגן, מגנזיום ויוני אבץ. בנוסף, הוכח כי ריבוזימים דורשים נוכחות של אותן מתכות כדי לתפקד. הם נמצאים גם ברוב המכריע של החלבונים העתיקים ומכילים אבץ ומנגן: בשנת 2008 הוכח שמתוך 49 תחומים קטליטיים הנמצאים בכל האורגניזמים הידועים באותה תקופה, 37 מכילים אבץ ו -19 - מנגן.

פרק שישי, בו נוצר הריבוזום

אז, בחצר - העידן הארכאני. מעיינות גיאותרמיים - "מעשנים שחורים" - צוברים מצבורים של אבץ, מנגן ומתכת גופרית אחרת, הנישאים אל פני השטח ונושאים עמם חומר אורגני קשור. כאן, באוויר הצפוף והחם, המורכב בעיקר מפחמן דו חמצני, נמשכת הסינתזה האביוגנית בהשפעת קרינה אולטרה סגולה, החודרת לאטמוספירה, שעדיין נטולת חמצן ושכבת האוזון. נוצרות שרשראות RNA, ריבוזימים, וחלקן עלולות לזרז תגובות מסוימות, והנבחרות - היווצרות עותקים משלהן. בתנאים כאלה הם יכולים להתרבות במהירות ולסחוט בהדרגה מתחרים וליירט את "אבני הבניין" שלהם. אבל האם אלה החיים?

אכן, למרות שאנגלס לא צדק לגמרי, עלינו להמשיך הלאה לחלבונים, שבלעדיהם לא קיימת צורה אחת של חיים אמיתיים המוכרים לנו. כיום סינתזת החלבון מחומצות אמינו בודדות מסופקת על ידי קומפלקס מולקולרי מורכב, ריבוזום וכ- 40 RNAs תחבורתיים. כל אחד מהם מספק חומצת אמינו ספציפית ומתחבר לרצף ספציפי של שלושה נוקלאוטידים ב- RNA שליח. התגובות של חומצות אמינו המצטרפות לשרשרת החלבונים מתבצעות על ידי ריבוזומים, הכוללים כמה עשרות חלבונים ושלוש מולקולות RNA.

כיום ידוע כי RNA ריבוזומלי הוא המבצע את תפקידיו העיקריים של אברון זה, וכי ה- RNA עצמו מכיל תחומים ושברים החשובים פחות או יותר לפעולתו. בעבודותיהם של מדענים, ביניהם אי אפשר שלא להזכיר את בן ארצו לשעבר, שעובד באוניברסיטת מונטריאול, סרגיי שטיינברג, מוצג כי RNA ריבוזומלי יכול "לצמוח" על ידי הוספת שברים חדשים לעצמו, אך חלקם חייבים להיות המפתח - והעתיק ביותר.

ריבוזים כזה מסוגל לסנתז שרשראות חלבונים מחומצות אמינו בודדות - בצורה מביכה, לא מדויקת, לא מהר מדי, במיוחד בהשוואה למערכות ביוכימיות מורכבות מודרניות שהושחזו על ידי מיליארדי שנים של אבולוציה.- אבל עדיין מסוגל. זה יכול להיות כמו תחום V של RNA ריבוזומלי ואפילו לא להשתמש בתבנית, ולחולל שרשראות פפטיד אקראיות. רק אז הוא למד לקשור שליחים ולהעביר RNA. אבל איך זה יכול לעזור לריבוזים עצמו לשרוד ולהצטופף במתחרים - אפילו כאלה שזרמו את הופעתם של העותקים שלהם?

פרק ז ', על הקוד הגנטי

כאן עלינו לזכור ש- RNA אינו נושא מידע כל כך מוצלח כמו DNA - ובעיקר בשל האפשרות הכימית הגבוהה שלו. הנקודה הכואבת שלה היא אותה קבוצת ריבוזות הידרוקסיל (2 ′), שאין ל- DNA של deoxyribose. ההנחה היא שחלק מהחלבונים יכולים להיקשר ל- RNA, לסגור - ולהגן - על האתר המסוכן. סליל האלפא, מבנה נפוץ מאוד לחלבונים, מצוין לכך. נותר כי בין ה- RNAs שליחים המקודדים לחלבוני הגנה, ישנם אחרים המקודדים לחלבונים המפרקים RNA אחרים המספקים נוקלאוטידים חדשים, ועוד אחרים, לצורך העתקת ה- RNA עצמם - זה כמעט בכובע שלנו.

רבייה, שונות ומבחר מתחילים - מרוץ חימוש שנקרא אבולוציה. במערכת זו, קידוד גנטי מסופק על ידי מולקולות RNA הובלה הקושרות שלישיות של נוקלאוטידים סמוכים (קודונים) עם חומצת אמינו כזו או אחרת. הוא האמין כי קשר זה הופיע פחות או יותר במקרה, למשל, האדנין המשולש - אורציל - אורציל מתאים לחומצת האמינו איזולאוצין.

מצד שני, ניתן למצוא דפוסים מסוימים בקוד זה: לדוגמה, איזולאוצין מקודד גם על ידי הקודונים adenine - uracil - cytosine ו- adenine - uracil - adenine, שהם דומים מבחינה מבנית למדי ומשאירים מקום לטעויות. אפילו עם כריכה לא מדויקת במיוחד של כל נוקלאוטיד בודד, שלישיות קרובות מספקות את המראה של חומצת האמינו הרצויה בדיוק מספיק. השגנו קבוצה מינימלית: RNAs שליחים של חלבונים להעתקת RNAs, RNAs פרוטו-ריבוזומליים לסינתזת חלבונים והעברת RNAs.

פרק ש 'שבו החיים ממוקמים בתא ומקבלים DNA

נכון, עוד לא הגענו לחיים: אנחנו צריכים תא, ותא נוצר על ידי קרום שמגביל אותו מהעולם החיצון ומבטיח מטבוליזם מבוקר. לאחר שהם מוגבלים לממברנה, החיים התעצבו והצליחו לשלב ולצבור את מולקולות ה- RNA הדרושות בפנים ולהוביל את סינתזת החלבונים, לעזוב את המטוס של מצבורי הגופרית ולעבור לקיום תלת-ממדי בצורת בועות בנוזל., להתיישב ולשלוט בחלל חדש.

ממברנות האורגניזמים המודרניים מסודרות על פי העיקרון הכללי: הן מולקולות ארוכות למדי עם "ראשים" קוטביים, נוטים מים ו"זנבות "הידרופוביים. השכבה הכפולה שלהם מכוונת במים עם זנבותיהם זה לזה, ויוצרים בועות בקלות. השוואת חלבונים הדרושים לסינתזה של מולקולות כאלה בקבוצות של אורגניזמים שהן השונות ביותר זו מזו, איפשרה לקבוע כמה מהם קרובים ככל האפשר, מה שאומר שהיה להם האב הקדמון המשותף האחרון.

עבודה זו בוצעה בהדרכתו של הביופיסיקאי מוסקבה ארמן מולקידז'אניאן. ואכן, בין אנזימים כאלה נמצאו אלה הדרושים לסינתזה של אלכוהולי טרפן (המתאימים ל"זנבות "של מולקולות הממברנה), כמו גם על מנת להצמיד אליהם" ראשי "פוספט קוטביים. הודות לכך, הגענו לשלב הלפני אחרון. חיי הפרוטו שלנו מורכבים מתאים המוגבלים על ידי קרום, שבתוכו קוקטייל של חלבונים רבים ומולקולות RNA מפוזרות העוברות בקלות מתא אחד למשנהו, המקודדות לחלבונים מסוימים לסינתזה של RNA ושומנים ממברנה. נראה כי כאן אין ריח של DNA. אבל בואו נסתכל מקרוב: וירוסים כבר התרבו בעוצמה ובעיקר במערך זה.

נגיפי טפילים תאיים פוקדים חיים מאז עידן "עולם ה- RNA". כיום הם כל כך מגוונים שהם שונים זה מזה יותר מאותו אי קולי מאותו ראש ממשלה.חלק מהאנשים עדיין משתמשים ב- RNA כנשא מידע, בעוד שאחרים כבר מזמן עברו ל- DNA - וכנראה היו הראשונים לעשות זאת. ההנחה היא שהם הם שפיתחו חלבונים המסוגלים לקבל RNA על תבנית DNA, ואיתם עצם היכולת להשתמש במולקולה יציבה זו לאחסון מידע. כמו רבים אחרים בעלי ערך (כמו גם חסרי תועלת ומזיקים) בגופנו, DNA הושאל על ידי תאים מנגיפים.

פרק ת ', האחרון אבל לא האחרון

מרגע זה אנו יכולים לדבר על אבולוציה ביולוגית במלוא מובן המילה. כשהאווירה התקררה ונעשתה פחות צפופה, פרוטורגניזמים בעוצמה ובעיקר התמודדו עם הבעיה של דלדול עתודות ישנות של מצבורי מינרלים. כמה מהם הלכו לאזורים מבודדים ובלתי נגישים, והפכו לאבות אבות ארכיאה המודרנית, שעדיין מאכלסים מעשנים שחורים או גייזרים.

אחרים חיו גבוה יותר ולמדו להגן על עצמם מפני קרינה אולטרה סגולה של השמש בעזרת פיגמנטים, ולאחר מכן הצליחו להשתמש בפיגמנטים אלה לצורך פוטוסינתזה, והפכו להיות עצמאיים לחלוטין מבית אבותיהם הגיאותרמיים. הם היו צריכים לפתח מערכות להובלת מינרלים אל התא ומחוצה לו. הם התמזגו עם חיידקים אחרים, ששלטו בסינתזה היעילה של ATP מגלוקוז ובהמשך הפכו למיטוכונדריה.

"הכלאה" נוספת הובילה להיווצרות הגרעין ולהופעת האאוקריוטים, אך זה יהיה מתישהו בעתיד. עם היווצרות התא, מנגנוני סינתזת החלבונים והופעת ה- DNA, הסתיימה הפרהיסטוריה של החיים וההיסטוריה שלה מתחילה.