Предок всей жизни на Земле: ученые рассказали, как им удалось найти его

Фото: NASA

История Земли насчитывает более 4,5 миллиарда лет, за это время она успела стать домом для невероятного количества живых организмов. Понимание того, как жизнь зародилась и развилась на планете — вопрос, который столетиями занимал людей. К счастью, современные ученые добились успехов в поиске ответов на эти вопросы, пишет Science Alert.

По словам старшего научного сотрудника по вычислительной эволюционной биологии в Университете Бристоля Эдмунда Муди и научного сотрудника Университетского колледжа Лондона Сандры Альварес-Карретеро, их новая работа предлагает новые идеи происхождения жизни на нашей планете.

Около 375 миллионов назад наши рыбоподобные предки дышали жабрами, а общий предок всех животных на Земле появился около 600 миллионов лет назад — им была микроскопическая урметазоа. Однако задолго до этого, миллиарды лет назад, на планете должен был появиться общий предок всех живых организмов, так называемый последний универсальный общий предок (Лука).

Десятилетиями ученые пытались определить Луку, не имея точного представления о том, как он выглядел. Не менее спорным является и возраст общего предка всего живого на Земле: самые ранние ископаемые свидетельства жизни, которые удалось обнаружить ученым, датируются около 3,4 миллиарда лет.

В то же время, некоторые ученые считают, что возраст Луки, вероятно, приближен к рождению самой планеты — то есть, появился около 4,5 миллиарда лет назад. Но с этим утверждением согласны не все, некоторые исследователи полагают, что это невозможно из-за времени, которое потребовалось бы для установления генетического кода и механизма репликации ДНК.

Соавторы исследования отмечают, что Лука вовсе не был первой формой жизни на планете. По сути, он был организмом, от которого произошли все живые организмы, когда-либо жившие на планете. Тем не менее ученые полагают, что живые организмы также могли существовать и задолго до появления Луки.

Авторы исследования отмечают, что понимание того, каким был Лука и когда он жил, важно для понимания того, как жизнь развивалась на планете. В своей новой работе ученые использовали комбинацию научных методов для реконструкции генома Луки. В результате им удалось показать, как найденные ими гены могли позволить Луке жить и процветать.

Геном Луки

Ученые реконструировали геном Луки, используя образец геномов из разных групп бактерий и архей. Они также исключили эукариот, так как считают, что они произошли от союза архей и бактерий гораздо позже. В результате у них получился набор из 700 геномов, отобранных в исследовании 2022 года.

Команда отсортировала гены по разным семействам, что помогло им понять значение генов в разных семействах. Затем ученые использовали семейства для построения филогенетических деревьев, что помогло понять взаимосвязь между различными видами и то, как они эволюционировали с течением времени.

Команда также использовала отдельный набор из 57 генов, являющихся общими для всех 700 организмов, рассматриваемых в исследовании. Ученые обнаружили, что этот набор генов, вероятно, присутствует почти во всех формах жизни и не слишком изменились за последние несколько миллиардов лет.

Далее ученые использовали эти 57 генов для построения древа видов, которое показывает дарвиновские взаимоотношения различных организмов. В результате ученые смогли реконструировать геном Луки и оценить его метаболизм. Как если бы он жил сегодня. Теперь ученые считают, что это был достаточно сложный организм, подобный современным бактериям и археям, с небольшим геномом.

Возраст Луки

В этом случае команда также использовала новый метод оценки возраста, основанный на генах, которые дублировались до Луки, вместе с информацией из ископаемых.

В своей работе ученые использовали паралогичные гены, которые ранее уже удалось проследить до Луки. Паралогичные гены связаны друг с другом посредством дупликации генов. Это может произойти, когда вид разделяется на два, каждый со своей собственной копией дуплицированного гена.

В результате исследователи считают, что Лука жил на Земле около 4,2 миллиарда лет назад. Если ученые правы в своей оценке, такие вещи как генетический код, трансляция белков и сама жизнь, развивались на планете почти сразу после ее появления.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform