Вчені відтворили геном предка всього живого на Землі — LUCA

Міжнародна група вчених реконструювала приблизний геном останнього універсального спільного предка життя на Землі — LUCA (Last Universal Common Ancestor). Аналіз тисяч геномів допоміг дослідникам виявити понад 2 600 генів, які, ймовірно, належали цій давній істоті. Знахідки свідчать, що LUCA був складною, самодостатньою клітиною, яка жила близько 4,2 мільярда років тому в умовах гідротермальних джерел. Про це передає КРВ.медіа з посиланням на джерело.

Усі живі істоти на Землі мають один і той самий генетичний код, використовують рибосоми для створення білків і молекулу АТФ як джерело енергії. Це свідчить про єдиного спільного предка — LUCA.

Вчені з Університету Бристоля на чолі з доктором Едмундом Муді застосували метод «узгодження еволюційних дерев генів і видів» (gene-tree species-tree reconciliation), щоб проаналізувати тисячі геномів архей та бактерій. Вони встановили, що LUCA мав у своєму розпорядженні близько 2 600 генів — кількість, порівняну із сучасними бактеріями. Це дозволяє говорити про високий рівень складності цієї давньої клітини.

У попередніх дослідженнях кількість генів LUCA варіювалася від 80 до 1 500, але новий аналіз суттєво розширив цей список. Серед виявлених генів — системи для ремонту ДНК, білки мембранних насосів, а також ферменти для синтезу ліпідів.

Особливу увагу привертає наявність шляху Вуда–Люнгдаля — це метаболічна реакція, за якої вуглекислий газ взаємодіє з воднем, утворюючи ацетат і енергію. Деякі сучасні бактерії й досі використовують цей шлях. Його присутність у LUCA свідчить про здатність до хемоавтотрофного метаболізму — тобто існування за рахунок неорганічних речовин без участі сонячного світла.

Дослідження показало, що LUCA мав ознаки примітивної імунної системи. Зокрема, знайдено гени, схожі на систему CRISPR — сучасний механізм захисту бактерій від вірусів. Це означає, що вже понад 4 мільярди років тому клітинне життя зіштовхувалося з вірусною загрозою.

Такі «війни» між мікроорганізмами та вірусами не лише стимулювали еволюцію, а й пришвидшували обмін генетичним матеріалом, сприяючи появі нових метаболічних шляхів, ферментів та адаптивних рішень, які передалися нащадкам LUCA.

Ранній мікросвіт: екосистема без фотосинтезу

LUCA, ймовірно, не був єдиною формою життя на планеті. Його метаболічні залишки могли стати джерелом енергії для інших мікроорганізмів, таких як метаногени, які, своєю чергою, сприяли переробці речовин у навколишньому середовищі.

Цей простий обмін речовинами утворював перші екосистеми, в яких мікроби підтримували стабільність температури та хімічного балансу, не потребуючи ще фотосинтезу. Сучасні гідротермальні спільноти підтверджують, що подібні екосистеми можливі без участі кисню чи сонячного світла.

Результати дослідження мають значення не лише для розуміння еволюції на Землі, а й для астробіології. Швидка поява складних екосистем після формування планети свідчить про те, що життя може швидко зароджуватися і на інших схожих планетах.

Професор Філіп Доног’ю зазначає, що такий міждисциплінарний підхід — поєднання генетики, геології та еволюційної біології — відкриває нові горизонти для досліджень. Надалі вчені планують вивчати зразки морського дна й аналізувати ще більше стародавніх геномів, щоб деталізувати портрет LUCA.

Раніше ми також писали, що вчені відкрили мікроорганізми CSP1-3, які очищують підземні води