Digitālais attēlojums, kas parāda, kā LUCA faktiski uzbruka vīrusi pat pirms 4,2 miljardiem gadu. Autortiesības: Science Graphic Design
a Bristoles UniversitāteHārvardas universitātes pētnieku pētījums atklāja, ka dzīvība uz Zemes, kas cēlusies no kopīga senča, ko sauc par LUCA, uzplauka neilgi pēc planētas veidošanās.
Izmantojot ģenētisko analīzi un evolūcijas modelēšanu, pētnieki precīzi noteica LUCA esamību aptuveni pirms 4,2 miljardiem gadu, atklājot to kā sarežģītu organismu ar agrīnu imūnsistēmu, kas integrēta ar vecākajām ekosistēmām uz Zemes.
LUCA un tās pēcnācēju ģenētiskais projekts
Viss, kas šodien ir dzīvs, ir cēlies no viena kopīga senča, kas sirsnīgi pazīstams kā LUCA (Pēdējais universālais kopējais sencis).
LUCA ir iespējamais kopējais sencis, no kura cēlusies visa mūsdienu šūnu dzīvība, sākot no vienšūnu organismiem, piemēram, baktērijām, līdz milzīgiem sekvoju kokiem (kā arī mums, cilvēkiem). LUCA ir dzīvības koka sakne, pirms tā tika sadalīta mūsdienās zināmās grupās: baktērijas, arhejas un eikalipti. Mūsdienu dzīve attīstījās no LUCA no dažādiem avotiem: tas pats Aminoskābes Tos izmanto, lai veidotu proteīnus visos šūnu organismos, kopējo enerģijas valūtu (ATP) un tādu šūnu mehānismu kā ribosomas un citas, kas saistītas ar proteīnu veidošanu no informācijas, kas glabājas DNSun pat to, ka visas šūnu dzīvības formas izmanto pašu DNS kā informācijas glabāšanas līdzekli.
Pētniecības metodes un LUCA laikmets
Komanda salīdzināja visus gēnus organismu genomos Klasificētsaskaitot mutācijas, kas laika gaitā notikušas to sekvencēs, kopš tām bija kopīgs sencis LUCA.
Dažu sugu atdalīšanas laiks ir zināms no fosilajiem ierakstiem, tāpēc komanda izmantoja ģenētisko ekvivalentu pazīstamajam vienādojumam, ko izmanto ātruma aprēķināšanai fizikā, lai noskaidrotu, kad LUCA pastāvēja, un nonāca pie atbildes, ka tas notika pirms 4,2 miljardiem gadu. , aptuveni četrsimt miljonu gadu pēc Zemes un mūsu Saules sistēmas izveidošanās.
Dr Sandra Alvarez Carretero, pētījuma līdzautore no Bristoles Zemes zinātņu skolas, sacīja: “Mēs negaidījām, ka planēta Luca būs tik veca simtiem miljonu gadu pēc Zemes veidošanās. Tomēr mūsu rezultāti ir konsekventi. ar jaunākajiem uzskatiem par agrīnās Zemes apdzīvojamību.
LUCA fizioloģiskās atziņas un evolūcijas modelēšana
Pēc tam komanda strādāja, lai noteiktu LUCA bioloģiju, modelējot dzīvo sugu fizioloģiskās īpašības, izmantojot dzīves līniju uz LUCA. Vadošais autors Dr Edmunds Mūdijs paskaidroja: “Gēnu evolūcijas vēsturi sarežģī to apmaiņa starp ciltsrakstiem. Mums ir jāizmanto sarežģīti evolūcijas modeļi, lai saskaņotu gēnu evolūcijas vēsturi ar sugu ģenealoģiju.”
Dr Toms Viljamss, pētījuma līdzautors no Bristoles Bioloģijas zinātņu skolas, teica: “Viena no reālajām priekšrocībām šeit ir gēnu koka un sugu koku saskaņošanas pieejas izmantošana tik daudzveidīgam datu kopumam, kas pārstāv tādas dzīves pamatjomas kā, piemēram, arhejām un baktērijām, tas ļauj mums “pasakot to diezgan pārliecinoši un novērtējot šo pārliecības līmeni par to, kā LUCA dzīvo.”
LUCA projekta sarežģītība un tā ietekme uz vidi
Profesors Deivids Pisani, pētījuma līdzautors, teica: “Mūsu pētījums parādīja, ka LUCA bija sarežģīts organisms, kas īpaši neatšķīrās no mūsdienu prokariotiem, taču patiešām interesanti ir tas, ka tam nepārprotami bija agrīna imūnsistēma, kas liecina, ka pat pirms tam. “Pirms 4,2 miljardiem gadu mūsu senči iesaistījās bruņošanās sacensībā ar vīrusiem.”
Līdzautors Tims Lentons (no Ekseteras Universitātes Ģeogrāfijas skolas) sacīja: “LUCA nepārprotami izmantoja un mainīja savu vidi, taču maz ticams, ka viņi būtu dzīvojuši vieni. Viņu atkritumi varēja būt pārtika citiem mikrobiem, piemēram, metanogēniem. , kas palīdzētu izveidot pārstrādes ekosistēmu.
Plašāka studiju ietekme uz agrīnu dzīvi
Līdzautore profesore Anya Spang (Nīderlandes Karaliskā Jūras pētniecības institūts) piebilda: “Šajā darbā izmantotie rezultāti un metodes noderēs arī turpmākajos pētījumos, kuros detalizētāk pēta turpmāko arheju evolūciju, ņemot vērā Zemes vēsturi, tostarp mazāk pētīto. arhejas un to metanogēnie pārstāvji.
Profesors Filips Donogjū, līdzautors, sacīja: “Mūsu darbs apvieno datus un metodes no vairākām disciplīnām, atklājot atziņas par Zemi un agrīno dzīvi, ko nevarēja sasniegt neviena disciplīna atsevišķi. Tas arī parāda, cik ātri tika izveidota ekosistēma Zeme “Tas liek domāt, ka dzīvība var uzplaukt Zemei līdzīgās biosfērās citur Visumā.”
Atsauce: Edmunds R. R. Mūdijs, Sandra Alvaresa-Karetero, Tara A. Mahendraradža, Džeimss V. Klārks, Holija K. Beitsa, Nina Dombrovska, Lenards L. “Pēdējā universālā kopīgā priekšteča būtība un tās ietekme uz Zemes agrīno sistēmu”. Ksantju, Ričards A. Boils un Stjuarts Deniss, Ši Čens, Niks Lins, Džihens Jangs, Greiems A. Šīldss, Gergely J. Solosi, Anya Spang, Deivids Pisani, Toms A. Viljamss, Timotijs M. Lintons un Filips K. Dž. Donogjū, 2024. gada 12. jūlijs. Dabiskā ekoloģija un evolūcija.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1
Pētījumā piedalījās arī zinātnieki no Londonas Universitātes koledžas (UCL), Utrehtas Universitātes, Budapeštas Vides pētniecības centra un Absolventu universitātes Okinavas Zinātnes un tehnoloģiju institūta.
Pētījumu finansēja Džona Templtona fonds. Šajā publikācijā paustie viedokļi ir autoru viedokļi, un tie ne vienmēr atspoguļo Džona Templtona fonda uzskatus.
