Во последните неколку години, ДНК анализата им овозможи на научниците да го прецртаат дрвото на животот во неверојатни детали, но секогаш прашањето кој стои во основата на дрвото остана нерешено. Навистина, малку е веројатно научниците некогаш да го најдат точниот вид од кој започна еволутивниот процес на живите организми на планетата.Но, неодамна во списанието Nature Microbiology излезе еден доста добар опис на LUCA (Last universal common ancestor), ЛУКА – последниот универзален заеднички предок на сите земни суштества.
Животот каков што го знаеме во моментов е поделен на шест групи: растенија, животни, печурки, протисти, еубактерии и археи. Првите четири припаѓаат на една империја организми чии клетки имаат јадро во кое се чува генетскиот материјал. Другите две групи, еубактерии и археи, се едноклеточни организми без посебно јадро. Сите тие се развиле од едноклеточен предок кој живеел пред околу 4 милијарди години, кога нашата планета била млада. Овој организам е попатна врска помеѓу неживата природа на раната Земја и првите микроби, раскажува Smithsonian magazine.
Иако се поминати милијарди години еволуција, развојот на LUCA сѐ уште е видлив во гените на современите организми. Затоа Вилијам Мартин, еволутивен биолог на Универзитетот Хајнрих Хајне во Дизелдорф (Германија), го бара отпечатокот на LUCA во гени на бактерии и археи, од кои подоцна се развиваат еукариотите – организми со клетки со јадро, кон кои припаѓаме и ние.
Новата студија на германските научници овозможи да се прецизира внатрешната организација на универзалниот предок на живите организми. Научниците утврдиле кои гени можат да вклучуваат ДНК на LUCA.
Филогенетско дрво
Следењето на гените во бактериите е особено комплицирано, бидејќи тие можат да си разменат генетски материјал во процес наречен хоризонтален пренос на гени, па затоа е тешко да се распознае дали едноклеточен организам го добил генот од предок или го зел од друг вид, вели Роберт Ф. Сервис во Science.
Затоа Мартин и неговиот тим прифатиле еден построг пристап за идентификација на гените за кои е веројатно да се наследени. Наместо да бараат гени кои се споделени од еден вид бактерии и археи, тие бараат гени споделени од најмалку два вида бактерии и две археи што е индикатор дека генот најверојатно е наследен и не е резултат од хоризонтален трансфер.
Истражувачите ги анализирале еволутивните врски помеѓу различните форми на живот на Земјата. Откако воспоставиле кои протеини се кодираат од геномот на прокариотите (бактерии и археи), научниците ги избрале оние кои одговараат на неколку критериуми.
Анализирани се околу 6 милиони гени, кодирани протеини и присутво во геноми на 1 847 бактерии и 134 археи. Од нив научниците обликувале 286 514 групи (кластери), од кои само околу 11 000 содржат протеини на бактерии и археи. Кога ги изградиле филогенетските дрвја и провериле дали протеинските групи го следат монофилетичниот принцип, останале само 335 кластери кои одговараат на почетните услови.
Овие 355 генски групи се широко распространети во сите современи организми, што значи дека најверојатно се гени предадени од LUCA.
Биолозите обрнале внимание на овие гени кои ги сочинуваат клучните информации во клетките на живите организми. Тоа се околу 19 протеини вклучени во синтезата на рибозомите и 8 ензими кои играат важна улога во формирањето на транспортната РНК – тие ги пренесуваат аминокиселините до местото на изградба на молекулите на протеините.
Запознајте се со LUCA
Овие гени го одразуваат веројатниот метаболизам на LUCA. Реконструиран геном на LUCA покажува дека тој бил анаеробен, односно живеел во средина лишена од кислород кој е потребен за повеќето клетки денес. Тој добивал енергија од хемосинтеза – хемиски реакции кои оксидираат во минералите.
Ова е во согласност со она што научниците го знаат за Земјата пред 4 милијарди години. Тоа е период наскоро по формирањето на планетата кога таа постојано е бомбардирана од метеорити и комети, морињата периодично биле блиску до точката на вриење, а во атмосферата немало кислород. Истражувањето на овие гени исто така покажува дека LUCA речиси сигурно бил топлољубив „термофил“.
Најверојатно користел за енергија гасови како водород. Денес многу микроби произведуваат водород. Но, бидејќи LUCA ги претходи, би требало да користел геолошки извор на водород како хидротермални извори (исто така наречени „црни пушачи“) во близина на подводни вулкани.
Некои од ензимите содржат железо-сулфур кластери, што покажува дека LUCA живеел во средина богата со железо. Добиена е и една друга група протеини вклучени во метаболизмот на шеќерите: гликозилаза и хидролаза. Овие ензими одговараат во современите клетки за синтеза на клеточните ѕидови, што покажува дека LUCA имал примитивен клеточен ѕид.
Џејмс Лејк, еволутивен биолог на Универзитетот во Калифорнија, Лос Анџелес, забележува дека начинот на живот на LUCA се совпаѓа со две групи современи микроби: клостридиум – род анаеробни бактерии и метаногени – група археи кои се хранат со водород. Така, иако LUCA одамна го нема, неговите најблиски роднини сѐ уште се околу нас.Но, неодамна во списанието Nature Microbiology и
