ЛУКА - общий предок всего живого на Земле

Палеонтология

Согласно новому исследованию, все живые организмы на Земле имеют общего предка, который существовал около 4,2 миллиарда лет назад (возраст Земли составляет 4,5 млрд лет). Этот предок, известный как ЛУКА (LUCA - Last Universal Common Ancestor), не сильно отличался от современных сложных бактерий. Исследователь геномики из Бристольского университета, Давиде Пизани, который является соавтором нового исследования, также отмечает удивительный факт - у ЛУКА уже была иммунная система. Это открытие доказывает, что уже в те древние времена он вел борьбу с вирусами.

Общие черты всех клеточных форм жизни на Земле, такие как использование одних и тех же белковых строительных блоков, единой энергетической валюты (АТФ) и наличие ДНК для хранения генетической информации, не могут быть случайностью. Эти характеристики указывают на то, что вся жизнь, которую мы знаем сегодня, произошла от единого источника.

Результаты показывают, что LUCA жил около 4,2 млрд лет назад, с 95% доверительным интервалом, охватывающим 4,09–4,33 млрд лет.

Ранее ученые полагали, что ЛУКА жил около 3,9 миллиарда лет назад. Однако в новом исследовании, опубликованном 12 июля в журнале Nature Ecology & Evolution, исследователи смогли более точно определить время существования ЛУКА. Для этого команда ученых проанализировала гены 700 ныне живущих видов бактерий и архей, которые представляют собой одни из старейших форм жизни на нашей планете. Эти организмы были выбраны, так как они являются предками эукариотов, более сложных клеток, составляющих большинство многоклеточных организмов, включая растения, животных и грибы.

Исследователи сосредоточились на 57 генах, общих для всех 700 организмов, и изучили мутации, которые произошли с течением времени. Сравнивая генетические изменения, они смогли провести обратный расчет и определить, что ЛУКА жил примерно 4,2 миллиарда лет назад. Этот метод, основанный на молекулярных часах, позволяет ученым оценивать временные рамки эволюционных событий, используя данные о мутациях.

«Мы не ожидали обнаружить, LUCA настолько старый – он появился всего через несколько сотен миллионов лет после начала существования Земли», — объясняет соавтор исследования Сандра Альварес-Карретеро.

В то время Земля была негостеприимным местом с горячими океанами и очень низким содержанием кислорода в атмосфере.

Кроме того, сортируя гены на основе их клеточной функции, исследователи смогли определить, что ЛУКА жил в океанической среде или в мелководном гидротермальном источнике. Вероятно также, что он мог переносить экстремальные температуры и дышал без кислорода, вместо этого полагаясь на отходы других микробов, которые разделяли его экосистему.

Доказательства того, что ЛУКА был не одинок, получены из реконструкции его метаболических путей. Он мог использовать органический материал, который уже был расщеплен другими микробами для получения энергии.

Тот факт, что на заре появления Земли она уже имела процветающую экосистему, подкрепляет надежду ученых найти жизнь на других планетах, подобных Земле.