Digitálna reprezentácia ukazujúca, ako bola LUCA skutočne napadnutá vírusmi dokonca pred 4,2 miliardami rokov. Copyright: Science Graphic Design
a Univerzita v BristoleŠtúdia vedcov z Harvardskej univerzity zistila, že život na Zemi, ktorý pochádza zo spoločného predka nazývaného LUCA, prekvital krátko po vzniku planéty.
Prostredníctvom genetickej analýzy a evolučného modelovania vedci presne určili existenciu LUCA asi pred 4,2 miliardami rokov a odhalili ju ako komplexný organizmus s raným imunitným systémom integrovaným s najstaršími ekosystémami na Zemi.
Genetický plán LUCA a jej potomkov
Všetko živé dnes pochádza z jediného spoločného predka, ktorý je láskavo známy ako LUCA (Last Universal Common Ancestor).
LUCA je predpokladaný spoločný predok, z ktorého pochádza celý moderný bunkový život, od jednobunkových organizmov, ako sú baktérie, až po obrovské sekvoje (rovnako ako my ľudia). LUCA predstavuje koreň stromu života predtým, ako sa rozdelil do dnes známych skupín, Baktérie, Archaea a Eukalypty. Moderný život sa vyvinul z LUCA z rôznych zdrojov: rovnaký Aminokyseliny Používajú sa na vytváranie proteínov vo všetkých bunkových organizmoch, spoločnej meny energie (ATP) a na existenciu bunkového aparátu, ako sú ribozómy a iné spojené s tvorbou proteínov z informácií uložených v DNAa dokonca aj skutočnosť, že všetky bunkové formy života používajú samotnú DNA ako prostriedok na ukladanie informácií.
Metódy výskumu a éra LUCA
Tím porovnal všetky gény nachádzajúce sa v genómoch živých organizmov Klasifikovaťpočítaním mutácií, ktoré sa vyskytli v ich sekvenciách v priebehu času, odkedy majú spoločného predka v LUCA.
Čas oddelenia niektorých druhov je známy z fosílnych záznamov, takže tím použil genetický ekvivalent známej rovnice používanej na výpočet rýchlosti vo fyzike, aby zistil, kedy existovala LUCA, a dospel k odpovedi, že sa to stalo pred 4,2 miliardami rokov. , asi štyristo miliónov rokov po vzniku Zeme a našej slnečnej sústavy.
Dr Sandra Alvarez Carretero, spoluautorka štúdie z Bristol's School of Earth Sciences, povedala: „Neočakávali sme, že planéta Luca bude taká stará v priebehu stoviek miliónov rokov od vzniku Zeme. Naše výsledky sú však konzistentné.“ s nedávnymi názormi na obývateľnosť ranej Zeme.
Fyziologické poznatky a evolučné modelovanie LUCA
Ďalej tím pracoval na určení biológie LUCA modelovaním fyziologických charakteristík živých druhov cez líniu života až po LUCA. Vedúci autor Dr Edmund Moody vysvetlil: „Evolučná história génov je komplikovaná ich výmenou medzi líniami. Musíme použiť zložité evolučné modely, aby sme zosúladili evolučnú históriu génov s genealógiou druhov.“
Dr Tom Williams, spoluautor štúdie z Bristol's School of Biological Sciences, povedal: „Jednou zo skutočných výhod je uplatnenie prístupu zosúladenia génového stromu a stromového stromu na taký rôznorodý súbor údajov reprezentujúcich kľúčové oblasti života, ako napr. archaea a baktérie nám to umožňuje „tým, že to povieme dosť sebavedomo a posúdime túto úroveň istoty o tom, ako LUCA žije.“
Zložitosť projektu LUCA a jeho vplyv na životné prostredie
Profesor David Pisani, spoluautor štúdie, povedal: „Naša štúdia ukázala, že LUCA bol komplexný organizmus, ktorý sa veľmi nelíšil od moderných prokaryotov, ale čo je naozaj zaujímavé, je to, že jasne mal skorý imunitný systém, čo ukazuje, že ešte predtým „Pred 4,2 miliardami rokov boli naši predkovia zapojení do pretekov v zbrojení s vírusmi.“
Spoluautor Tim Lenton (z University of Exeter's School of Geography) povedal: „LUCA jasne využívali a menili svoje prostredie, ale je nepravdepodobné, že by žili sami. Ich odpad mohol byť potravou pre iné mikróby, ako sú metanogény.“ , čo by pomohlo vytvoriť recyklačný ekosystém.“
Širšie dôsledky štúdia pre raný život
Spoluautorka profesorky Anya Spang (Kráľovský holandský inštitút pre morský výskum) dodala: „Výsledky a metódy použité v tejto práci budú prínosom aj pre budúce štúdie, ktoré podrobnejšie skúmajú následný vývoj archaea vo svetle histórie Zeme, vrátane menej prebádaných. archaea a ich metanogénnych zástupcov“.
Profesor Philip Donoghue, spoluautor, povedal: „Naša práca spája údaje a metódy z viacerých odborov a odhaľuje poznatky o Zemi a ranom živote, ktoré nebolo možné dosiahnuť žiadnou disciplínou samostatne. Ukazuje tiež, ako rýchlo sa na začiatku vytvoril ekosystém Zem. Toto „Naznačuje, že život môže prekvitať v biosférach podobných Zemi inde vo vesmíre.“
Odkaz: „Povaha posledného univerzálneho spoločného predka a jeho vplyv na systém ranej Zeme“ od Edmunda R. R. Moodyho, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L Xantho, Richard A. Boyle a Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton a Philip C. J. Donoghue, 12. júla 2024. Prírodná ekológia a evolúcia.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1
Na štúdii sa podieľali aj vedci z University College London (UCL), Utrechtskej univerzity, Budapeštianskeho environmentálneho výskumného centra a Okinawského inštitútu vedy a techniky absolventskej univerzity.
Výskum financovala Nadácia Johna Templetona. Názory vyjadrené v tejto publikácii sú názormi autorov a nemusia nevyhnutne odrážať názory John Templeton Foundation.
