Запознайте се с LUCA – прародителя на целия живот на Земята

Учените направиха още една стъпка в изучаването на LUCA (Last Universal Common Ancestor) – Последният универсален общ предшественик, който свързва всички съвременни форми на живот на Земята. Този древен едноклетъчен организъм, живял преди около 4,2 милиарда години е важно звено в еволюционната верига, но не е първото живо същество.

LUCA представлява началната точка на биологичната еволюция, която е дала началото на цялото разнообразие от организми, съществуващи днес.

Изследване, публикувано в Nature Ecology and Evolution показва, че LUCA е бил много по-сложен, отколкото се смяташе досега. Този организъм е използвал водород и въглероден диоксид, за да генерира енергия, което му е позволило да оцелее в среда, в която няма кислород. Нещо повече, LUCA е имал геном, който е включвал приблизително 2600 белтъка – сравним с геномите на някои съвременни бактерии. Проучването разкрива и наличието на примитивна имунна система, което предполага наличието на усъвършенствани защитни механизми дори в най-ранните етапи на еволюцията.

Учените смятат, че LUCA не е съществувал изолирано, а е бил част от сложна екосистема, взаимодействаща с други микроби. Неговите местообитания може да са били хидротермални извори или химически наситени първични океани. Взаимодействието със заобикалящите го организми може да го е поддържало жив и еволюиращ.

За да реконструира картината на LUCA, екип от изследователи, ръководен от Едмънд Муди от Бристолския университет, използва данни за 350 вида бактерии и 350 вида археи. Учените анализирали почти 10 000 генни семейства, за да създадат еволюционни дървета и да определят кои гени е най-вероятно да принадлежат към LUCA. В резултат на това те идентифицирали 399 гена, които са били част от генома на древния прародител, и изчислили вероятностите за хиляди други гени, за да получат възможно най-точна картина.

Смята се, че възрастта на LUCA е 4,2 милиарда години, което съвпада с периода на активно бомбардиране на Земята от астероиди.

Това време се смята за твърде сурово за живота, но LUCA и неговите потомци са успели да оцелеят и дори да развият сложни биологични механизми. Някои учени смятат, че еволюцията при такива условия е била много по-бърза, отколкото се е смятало досега.

Въпреки това все още има спорове около възрастта на LUCA и нейната сложност. Например, Патрик Фортерер от Института „Пастьор“ смята, че Земята е имала нужда от повече време, за да се охлади след образуването на Луната, за да поддържа живот. Посочват се и разлики в клетъчните мембрани и механизмите за репликация на ДНК при бактериите и археите, което може да означава, че LUCA е бил по-прост, отколкото предполага новото изследване.

Въпреки противоречията, резултатите от проучването хвърлят светлина върху възможността за възникване на живот в екстремни условия. Според изследователите такива форми на живот биха могли да възникнат и на други планети с подобни характеристики. Откритието предизвиква и интерес към по-нататъшно търсене на следи от LUCA в древни гени и протеини, за да се разбере по-добре неговата функция и еволюционна роля.

Работата на изследователите е само първата стъпка към по-точна реконструкция на LUCA. Те подчертават, че новите данни могат както да потвърдят, така и да опровергаят определени заключения. Във всеки случай изучаването на LUCA продължава да бъде ключово за разбирането не само на еволюционната история на живота на Земята, но и на перспективите за търсене на живот на други места във Вселената.