a Bristolio universitetasHarvardo universiteto mokslininkų atliktas tyrimas parodė, kad gyvybė Žemėje, kilusi iš bendro protėvio, vadinamo LUCA, suklestėjo netrukus po planetos susiformavimo.

Atlikdami genetinę analizę ir evoliucinį modeliavimą, mokslininkai tiksliai nustatė LUCA egzistavimą maždaug prieš 4,2 milijardo metų ir atskleidė, kad jis yra sudėtingas organizmas su ankstyva imunine sistema, integruota su seniausiomis ekosistemomis Žemėje.

LUCA ir jo palikuonių genetinis projektas

Viskas, kas gyva šiandien, kyla iš vieno bendro protėvio, meiliai žinomo kaip LUCA (Paskutinis visuotinis bendras protėvis).

LUCA yra numanomas bendras protėvis, iš kurio kyla visa šiuolaikinė ląstelinė gyvybė – nuo ​​vienaląsčių organizmų, tokių kaip bakterijos, iki milžiniškų sekvojų (taip pat ir mes, žmonės). LUCA yra gyvybės medžio šaknis, prieš ją suskirstant į šiandien žinomas grupes – bakterijas, archejas ir eukaliptus. Šiuolaikinis gyvenimas išsivystė iš LUCA iš įvairių šaltinių: tas pats Amino rūgštys Jie naudojami baltymų gamybai visuose ląsteliniuose organizmuose, bendrai energijos valiutai (ATP) ir ląstelių mechanizmų, pvz., ribosomų ir kitų, susijusių su baltymų gamyba iš informacijos, saugomos DNRir net tai, kad visos ląstelių gyvybės formos naudoja pačią DNR kaip informacijos saugojimo priemonę.

Tyrimo metodai ir LUCA era

Komanda palygino visus organizmų genomų genus Klasifikuotiskaičiuojant mutacijas, kurios įvyko jų sekose laikui bėgant nuo tada, kai jie turėjo vieną protėvį LUCA.

Kai kurių rūšių atskyrimo laikas žinomas iš iškastinių duomenų, todėl komanda panaudojo genetinį atitikmenį pažįstamos lygties, naudojamos greičiui skaičiuoti fizikoje, kad išsiaiškintų, kada egzistavo LUCA, ir gavo atsakymą, kad tai įvyko prieš 4,2 mlrd. , maždaug keturi šimtai milijonų metų po to, kai susiformavo Žemė ir mūsų Saulės sistema.

Dr Sandra Alvarez Carretero, tyrimo bendraautorė iš Bristolio Žemės mokslų mokyklos, sakė: „Mes nesitikėjome, kad Luca planeta bus tokia sena, praėjus šimtams milijonų metų nuo Žemės susidarymo. Tačiau mūsų rezultatai yra nuoseklūs. su naujausiomis nuomonėmis apie ankstyvosios Žemės tinkamumą gyventi.

LUCA fiziologinės įžvalgos ir evoliucinis modeliavimas

Tada komanda dirbo siekdama nustatyti LUCA biologiją, modeliuodama gyvų rūšių fiziologines savybes per gyvybės liniją į LUCA. Pagrindinis autorius Dr Edmund Moody paaiškino: „Genų evoliucinę istoriją apsunkina jų mainai tarp giminių. Turime naudoti sudėtingus evoliucinius modelius, kad suderintume genų evoliucijos istoriją su rūšių genealogija.”

Dr Tomas Williamsas, tyrimo bendraautoris iš Bristolio biologijos mokslų mokyklos, sakė: „Vienas iš tikrų pranašumų yra genų medžio ir rūšių medžio derinimo metodo taikymas tokiam įvairiems duomenų rinkiniams, atspindintiems pagrindines gyvenimo sritis, pvz. archaea ir bakterijos, tai leidžia mums „pasakyti gana užtikrintai ir įvertinti tokį pasitikėjimo lygį, kaip gyvena LUCA“.

LUCA projekto sudėtingumas ir jo poveikis aplinkai

Profesorius David Pisani, tyrimo bendraautorius, sakė: „Mūsų tyrimas parodė, kad LUCA buvo sudėtingas organizmas, nelabai besiskiriantis nuo šiuolaikinių prokariotų, tačiau iš tiesų įdomu yra tai, kad jis aiškiai turėjo ankstyvą imuninę sistemą, o tai rodo, kad net anksčiau. „Prieš 4,2 milijardo metų mūsų protėviai dalyvavo ginklavimosi varžybose su virusais.

Bendraautorius Timas Lentonas (iš Ekseterio universiteto geografijos mokyklos) sakė: „LUCA aiškiai išnaudojo ir keitė savo aplinką, tačiau mažai tikėtina, kad jie gyveno vieni. Jų atliekos galėjo būti maistas kitiems mikrobams, pavyzdžiui, metanogenams. , kuris padėtų sukurti perdirbimo ekosistemą.

Platesnė studijų reikšmė ankstyvam gyvenimui

Bendraautorė profesorė Anya Spang (Nyderlandų karališkasis jūrų tyrimų institutas) pridūrė: „Šiame darbe naudojami rezultatai ir metodai taip pat bus naudingi būsimiems tyrimams, kuriuose išsamiau tiriama vėlesnė archėjų evoliucija, atsižvelgiant į Žemės istoriją, įskaitant mažiau ištirtą. archaea ir jų metanogeniniai atstovai“.

Profesorius Philipas Donoghue'as, bendraautorius, sakė: „Mūsų darbas sujungia kelių disciplinų duomenis ir metodus, atskleidžiančias įžvalgas apie Žemę ir ankstyvąją gyvybę, kurių nepavyko pasiekti vien jokia disciplina. Tai taip pat parodo, kaip greitai buvo sukurta ekosistema Žemė „Tai rodo, kad gyvybė gali klestėti į Žemę panašiose biosferose kitur visatoje“.

Nuoroda: Edmundo R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L. „Paskutinio visuotinio bendro protėvio prigimtis ir jos poveikis ankstyvajai Žemės sistemai“ Xanthu, Richardas A. Boyle'as ir Stuartas Dennisas, Shi Chenas, Nickas Linas, Zhihengas Yangas, Grahamas A. Shieldsas, Gergely J. Solosi, Anya Spang, Davidas Pisani, Tomas A. Williamsas, Timothy M. Lintonas ir Philipas C. J. Donoghue, 2024 m. liepos 12 d. Natūrali ekologija ir evoliucija.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1

Tyrime taip pat dalyvavo mokslininkai iš Londono universiteto koledžo (UCL), Utrechto universiteto, Budapešto aplinkos tyrimų centro ir absolventų universiteto Okinavos mokslo ir technologijų instituto.

Tyrimą finansavo John Templeton fondas. Šiame leidinyje išreikštos nuomonės yra autorių ir nebūtinai atspindi John Templeton fondo požiūrį.