Усі живі істоти на Землі мають один і той самий генетичний код, використовують рибосоми для створення білків і молекулу АТФ як джерело енергії, що свідчить про єдиного спільного предка — LUCA (Last Universal Common Ancestor), пише Успіх in UA.
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, повідомляє krv.media.
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.
LUCA існував близько 4,2 мільярда років тому — лише через кількасот мільйонів років після формування Землі. У той період планета переживала часті метеоритні удари й вулканічну активність. Однак саме в цей час на дні океану могли виникнути гідротермальні джерела — теплі, збагачені металами середовища, які слугували своєрідним «інкубатором» життя.
Вчені припускають, що мінерали, як-от залізо, нікель і сірка, стимулювали хімічні реакції, подібні до тих, що LUCA використовував для отримання енергії. Таким чином, хімічні умови гідротермальних джерел цілком відповідали потребам першого клітинного життя.
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.
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.
Читайте також: Вчені виявили ген, який змушує людей йти на ризик заради відкриттів
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.
Залишити відповідь