Предок усього життя на Землі: вчені розповіли, як їм вдалося знайти його

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років, за цей час вона встигла стати домівкою для неймовірної кількості живих організмів. Розуміння того, як життя зародилося і розвинулося на планеті — питання, яке століттями цікавило людей. На щастя, сучасні вчені досягли успіхів у пошуку відповідей на ці питання, пише Science Alert.

За словами старшого наукового співробітника з обчислювальної еволюційної біології в Університеті Брістоля Едмунда Муді та наукової співробітниці Університетського коледжу Лондона Сандри Альварес-Карретеро, їхня нова робота пропонує нові ідеї походження життя на нашій планеті.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Близько 375 мільйонів років тому наші рибоподібні пращури дихали зябрами, а загальний предок усіх тварин на Землі з'явився близько 600 мільйонів років тому — ним була мікроскопічна урметазоа. Однак задовго до цього, мільярди років тому, на планеті мав з'явитися загальний предок усіх живих організмів, так званий останній універсальний загальний предок (Лука).

Десятиліттями вчені намагалися визначити Луку, не маючи точного уявлення про те, як він виглядав. Не менш спірним є і вік спільного пращура всього живого на Землі: найбільш ранні викопні свідчення життя, які вдалося виявити вченим, датуються близько 3,4 мільярда років.

Водночас деякі вчені вважають, що вік Луки, ймовірно, наближений до народження самої планети — тобто, з'явився близько 4,5 мільярда років тому. Але з цим твердженням згодні не всі, деякі дослідники вважають, що це неможливо через час, який знадобився б для встановлення генетичного коду і механізму реплікації ДНК.

Співавтори дослідження зазначають, що Лука зовсім не був першою формою життя на планеті. По суті, він був організмом, від якого походять всі живі організми, що коли-небудь жили на планеті. Проте вчені вважають, що живі організми також могли існувати й задовго до появи Луки.

Автори дослідження зазначають, що розуміння того, яким був Лука і коли він жив, важливе для розуміння того, як життя розвивалося на планеті. У своїй новій роботі вчені використовували комбінацію наукових методів для реконструкції геному Луки. У результаті їм вдалося показати, як знайдені ними гени могли дозволити Луці жити та процвітати.

Геном Луки

Вчені реконструювали геном Луки, використовуючи зразок геномів з різних груп бактерій і архей. Вони також виключили еукаріот, оскільки вважають, що вони походять від союзу архей і бактерій набагато пізніше. У результаті у них вийшов набір із 700 геномів, відібраних у дослідженні 2022 року.

Команда відсортувала гени за різними родинами, що допомогло їм зрозуміти значення генів у різних родинах. Потім вчені використовували сімейства для побудови філогенетичних дерев, що допомогло зрозуміти взаємозв'язок між різними видами та те, як вони еволюціонували з плином часу.

Команда також використовувала окремий набір із 57 генів, які є спільними для всіх 700 організмів, що розглядаються в дослідженні. Вчені виявили, що цей набір генів, імовірно, присутній майже у всіх формах життя і не надто змінилися за останні кілька мільярдів років.

Далі вчені використовували ці 57 генів для побудови дерева видів, яке показує дарвінівські взаємини різних організмів. У результаті вчені змогли реконструювати геном Луки та оцінити його метаболізм. Ніби він жив сьогодні. Тепер учені вважають, що це був досить складний організм, подібний до сучасних бактерій і архей, з невеликим геномом.

Вік Луки

У цьому випадку команда також використовувала новий метод оцінки віку, заснований на генах, які дублювалися до Луки, разом з інформацією з викопних.

У своїй роботі вчені використовували паралогічні гени, які раніше вже вдалося простежити до Луки. Паралогічні гени пов'язані один з одним за допомогою дуплікації генів. Це може статися, коли вид розділяється на два, кожен зі своєю власною копією дуплікованого гена.

У результаті дослідники вважають, що Лука жив на Землі близько 4,2 мільярда років тому. Якщо вчені мають рацію у своїй оцінці, такі речі, як генетичний код, трансляція білків і саме життя, розвивалися на планеті майже відразу після її появи.

Раніше Фокус писав про те, що життя на планеті на початку свого шляху було різноманітнішим, ніж вважалося.