Дослідження, проведене Брістольським університетом, показало, що життя на Землі, яке походить від спільного предка під назвою LUCA, процвітало незабаром після формування планети.
За допомогою генетичного аналізу та еволюційного моделювання дослідники точно встановили існування LUCA приблизно 4,2 мільярда років тому, показавши, що це складний організм із ранньою імунною системою, невід’ємною частиною найдавніших екосистем Землі.
Генетичний план LUCA та його нащадки
Усе, що живе сьогодні, походить від єдиного спільного предка, якого ніжно називають LUCA (останній універсальний спільний предок).
LUCA є гіпотетичним загальним предком, від якого походить усе сучасне клітинне життя, від одноклітинних організмів, таких як бактерії, до гігантських дерев секвої (а також нас, людей). LUCA представляє корінь дерева життя до того, як воно поділиться на визнані сьогодні групи: бактерії, археї та еукарії. Сучасне життя розвинулося з LUCA з різних джерел: тих самих амінокислот, які використовуються для створення білків у всіх клітинних організмах, спільної енергетичної валюти (АТФ), наявності клітинних механізмів, таких як рибосоми та інших, пов’язаних із створенням білків із інформації, що зберігається в ДНК і навіть той факт, що все клітинне життя використовує саму ДНК як спосіб зберігання інформації.
Методи дослідження та вік LUCA
Команда порівняла всі гени в геномах живих видів, підрахувавши мутації, які відбулися в їхніх послідовностях з часом, відколи вони мали спільного предка в LUCA. Час поділу деяких видів відомий зі скам’янілостей, тому команда використала генетичний еквівалент відомого рівняння, яке використовується для обчислення швидкості у фізиці, щоб визначити, коли існував LUCA, дійшовши відповіді 4,2 мільярда років тому, приблизно чотири сотні мільйонів років після формування Землі та нашої Сонячної системи.
Співавтор доктор Сандра Альварес-Карретеро з Брістольської школи наук про Землю сказала: «Ми не очікували, що LUCA буде настільки старим, лише за сотні мільйонів років формування Землі. Однак наші результати збігаються з сучасними поглядами на придатність для життя ранньої Землі».
Фізіологічні ідеї та еволюційне моделювання LUCA
Потім команда розробила біологію LUCA, моделюючи фізіологічні характеристики живих видів через генеалогію життя до LUCA. Провідний автор доктор Едмунд Муді пояснив: «Історія еволюції генів ускладнюється їхнім обміном між лініями. Ми повинні використовувати складні еволюційні моделі, щоб узгодити еволюційну історію генів із генеалогією видів».
Співавтор, доктор Том Вільямс зі Школи біологічних наук Брістоля, сказав: «Однією з реальних переваг є застосування підходу узгодження генів, видів дерев і дерев до такого різноманітного набору даних, що представляє основні сфери життя архей і бактерій. Це дозволяє нам з певною впевненістю сказати та оцінити цей рівень впевненості про те, як жила LUCA».
Складність LUCA та вплив на навколишнє середовище
Співавтор професор Давід Пізані сказав: «Наше дослідження показало, що LUCA був складним організмом, який не надто відрізнявся від сучасних прокаріотів, але що дійсно цікаво, так це те, що очевидно, що він мав ранню імунну систему, показуючи, що ще 4,2 мільярда років тому , наш предок брав участь у гонці озброєнь із вірусами».
Співавтор Тім Лентон (Університет Ексетера, Школа географії) сказав: «Очевидно, що LUCA використовував і змінював навколишнє середовище, але навряд чи він жив сам. Його відходи були б їжею для інших мікробів, таких як метаногени, які допомогли б створити екосистему переробки».
Більш широкі наслідки дослідження раннього віку
«Висновки та методи, використані в цій роботі, також будуть корисними для майбутніх досліджень, які більш детально розглядатимуть подальшу еволюцію прокаріотів у світлі історії Землі, включаючи менш вивчені археї з їхніми метаногенними представниками», — додала співавтор професор Аня Спанг (Королівський Нідерландський інститут морських досліджень).
Співавтор, професор Філіп Донох’ю, сказав: «Наша робота об’єднує дані та методи з багатьох дисциплін, відкриваючи розуміння ранньої Землі та життя, чого неможливо досягти за допомогою однієї окремої дисципліни. Це також демонструє, як швидко була створена екосистема на ранній Землі. Це свідчить про те, що життя може процвітати в подібних до Землі біосферах деінде у Всесвіті».