Близько 4,2 мільярда років тому на нашій планеті існував мікроскопічний організм, якого науковці називають останнім універсальним спільним предком, або LUCA (Last Universal Common Ancestor). Цей прадавній організм не був першою формою життя на Землі, але саме від нього походять усі сучасні гілки життя: бактерії, археї та еукаріоти, до яких належать рослини, тварини та гриби.
Про це розповідає ProIT
Генетичні сліди найдавнішого життя
Довгий час LUCA залишався своєрідною «точкою горизонту» для біологів, адже відсутність фізичних решток унеможливлювала пряме вивчення цього організму. Проте результати новітнього дослідження американських вчених, опубліковані у журналі Cell Genomics, радикально змінюють наше розуміння давньої історії життя. Науковці стверджують, що у самому геномі LUCA збереглися «археологічні шари», які дають змогу реконструювати події, що передували його появі.
“Генетику, як і історію, пишуть переможці: якщо організм не залишив нащадків, пам’ять про нього зникає. Оскільки палеонтологічний літопис не сягає часів існування LUCA, єдиним надійним джерелом інформації залишаються гени сучасних організмів.”
Дослідники, серед яких Аарон Голдман (Оберлінський коледж), Грег Фурньє (Массачусетський технологічний інститут) та Бетюль Качар (Університет Вісконсин-Медісон), зосередилися на вивченні так званих універсальних паралогів — давніх дубльованих сімейств генів, що є у всіх сучасних живих організмах. Якщо певний ген існує у двох копіях у представників усіх гілок життя, це означає, що його подвоєння відбулося ще до розділення цих гілок, тобто у предковому організмі, який передував LUCA. Таким чином, організми з цими дубльованими генами були своєрідним «корінням» еволюційного дерева, яке згодом дало початок складному життю.
Як виглядала екосистема LUCA
Вчені звернули особливу увагу на гени, що кодують білки системи генетичної трансляції — однієї з найдавніших молекулярних систем на Землі. Зокрема, досліджували аміноацил-тРНК-синтетази — ферменти, відповідальні за приєднання амінокислот до транспортної РНК. Ці білки є критично важливими для синтезу білків, а їхні предки еволюціонували ще до появи LUCA, що свідчить про складний і тривалий перехід до сучасного генетичного коду. Це був багатоступеневий процес біосинтезу, який відбувався у «темні віки» існування життя на Землі.
Згідно з висновками науковців, LUCA не був поодиноким організмом у безмежному океані. Ймовірніше, він існував в екологічній системі, яка вже мала певний рівень продуктивності. Проте реконструювати цей стародавній світ складно через те, що за мільярди років багато дубльованих генів було втрачено внаслідок генетичної дивергенції чи горизонтального перенесення генів — процесу, завдяки якому мікроорганізми обмінюються генетичним матеріалом, ускладнюючи простеження історичного розвитку.
Незважаючи на це, ті універсальні паралоги, що збереглися до наших днів, мають надзвичайно велике значення для науки. Вони є єдиними свідками зародження клітинних ліній, дозволяючи сучасним дослідникам зазирнути за лаштунки офіційної історії життя та відкрити нові горизонти у вивченні еволюції.