Знакомьтесь, LUCA – прародитель всего живого на Земле

Ученые сделали очередной шаг в изучении LUCA (последний универсальный общий предок, Last Universal Common Ancestor) — последнего универсального общего предка, который связывает все современные формы жизни на Земле. Этот древний одноклеточный организм, живший около 4,2 миллиарда лет назад, стал важным звеном в эволюционной цепочке, однако он не был первым живым существом. LUCA представляет собой начальную точку биологической эволюции, которая дала жизнь всему многообразию организмов, существующих сегодня.

Исследование, опубликованное в Nature Ecology and Evolution , показывает, что LUCA был значительно сложнее, чем считалось ранее. Этот организм использовал водород и углекислый газ для выработки энергии, что позволяло ему выживать в условиях, где не было кислорода. Более того, LUCA обладал геномом, который включал примерно 2600 белков — это сопоставимо с геномами некоторых современных бактерий. Исследование также выявило наличие примитивной иммунной системы, что говорит о развитых механизмах защиты даже на самых ранних этапах эволюции.

Ученые считают, что LUCA существовал не в изоляции, а был частью сложной экосистемы, взаимодействуя с другими микробами. Возможно, его средой обитания были гидротермальные источники или химически насыщенные первичные океаны. Взаимодействие с окружающими организмами могло поддерживать его существование и развитие.

Чтобы восстановить картину LUCA, команда исследователей под руководством Эдмунда Муди из Университета Бристоля использовала данные о 350 видах бактерий и 350 видах архей. Они проанализировали почти 10 000 семейств генов, чтобы создать эволюционные деревья и определить, какие гены с наибольшей вероятностью принадлежали LUCA. В результате было выделено 399 генов, входивших в геном древнего предка, а также рассчитаны вероятности для тысяч других генов, чтобы получить максимально точную картину.

Возраст LUCA оценивается в 4,2 миллиарда лет, что совпадает с периодом активных астероидных бомбардировок Земли. Это время считалось слишком суровым для жизни, но LUCA и его потомки смогли выжить и даже развить сложные биологические механизмы. Некоторые ученые считают, что эволюция в таких условиях происходила значительно быстрее, чем предполагалось ранее.

Однако вокруг возраста LUCA и его сложности до сих пор ведутся споры. Например, Патрик Фортерр из Института Пастера считает, что Земле потребовалось бы больше времени для охлаждения после формирования Луны, чтобы поддерживать жизнь. Также указываются различия в мембранах клеток и механизмах репликации ДНК у бактерий и архей, которые могли бы свидетельствовать о том, что LUCA был проще, чем предполагает новое исследование.

Несмотря на разногласия, результаты исследования проливают свет на возможности появления жизни в экстремальных условиях. По мнению исследователей, такие формы жизни могли возникнуть и на других планетах со схожими характеристиками. Это открытие также вызывает интерес к дальнейшим поискам следов LUCA в древних генах и белках, чтобы лучше понять его функции и эволюционную роль.

Работа исследователей — это только первый шаг к более точной реконструкции LUCA. Они подчеркивают, что новые данные могут как подтвердить, так и опровергнуть отдельные выводы. В любом случае, изучение LUCA продолжает оставаться ключом к пониманию не только эволюционной истории жизни на Земле, но и перспектив поиска жизни в других уголках Вселенной.