У глибинах геологічної історії, приблизно 4,2 мільярда років тому, на Землі існував організм, який біологи називають останнім універсальним спільним предком, або скорочено LUCA (Last Universal Common Ancestor). Ця мікроскопічна істота не була першою формою життя на планеті, але саме вона стала тим вузловим пунктом в еволюційному дереві, від якого розійшлися всі відомі нам сьогодні гілки: бактерії, археї та еукаріоти, до яких належать рослини, тварини і гриби. Довгий час LUCA вважався горизонтом подій для біологічної науки — межею, за яку неможливо зазирнути через відсутність фізичних скам’янілостей. Проте нове дослідження, проведене групою американських біологів та опубліковане у журналі Cell Genomics, пропонує революційний погляд на цю проблему, стверджуючи, що сам геном LUCA містить «археологічні шари», які дозволяють реконструювати події, що передували його появі, пише T4.
Біолог Аарон Голдман з Оберлінського коледжу разом із колегами Грегом Фурньє з Массачусетського технологічного інституту та Бетюль Качар з Університету Вісконсин-Медісон акцентують увагу на тому, що генетику, як і історію, пишуть переможці: якщо організм не залишив нащадків, пам’ять про нього зникає. Оскільки палеонтологічний літопис не сягає часів існування LUCA, єдиним надійним джерелом інформації залишаються гени сучасних організмів. Дослідники зосередилися на вивченні так званих «універсальних паралогів» — давніх дубльованих сімейств генів, які сьогодні присутні у всіх формах життя. Логіка їхнього аналізу проста і водночас витончена: якщо певний ген існує у двох копіях у всіх сучасних гілках життя, це означає, що подвоєння відбулося ще до того, як ці гілки розділилися, тобто в організмі, що був предком самого LUCA. Якщо LUCA можна уявити як стовбур нашого генеалогічного дерева, то організми, які несли ці первинні дублікати, були його корінням — давно зниклими попередниками, що заклали фундамент для виникнення складного життя.
За словами Бетюль Качар, відстежуючи ці універсальні паралоги, наука отримує шанс пов’язати найдавніші хімічні кроки життя з інструментами сучасної біології, перетворюючи глибокі невідомі еволюції на гіпотези, які можна перевірити. Особливу увагу вчених привернули гени, що кодують білки, задіяні в системі генетичної трансляції, яка, ймовірно, є найдавнішою молекулярною системою, що збереглася донині. Зокрема, йдеться про аміноацил-тРНК-синтетази — ферменти, критично важливі для життя, оскільки вони відповідають за приєднання правильної амінокислоти до відповідної транспортної РНК, що дозволяє створювати білки. Той факт, що предки цих ферментів існували та еволюціонували ще до появи LUCA, свідчить про те, що перехід до сучасного генетичного коду був складним і тривалим процесом, який включав численні етапи біосинтезу ще в «темні віки» біології.
Науковці наголошують, що LUCA не був самотнім мандрівником у пустельному океані, а, ймовірніше, співіснував у межах сформованої екологічної системи, яка була помірно продуктивною. Проте реконструкція цього світу ускладнюється тим, що за мільярди років багато паралогів було втрачено через генетичну дивергенцію або горизонтальне перенесення генів — процес, за допомогою якого мікроорганізми обмінюються генетичним матеріалом, “заплутуючи” сліди історії. Через це більшість білкових сімейств, які функціонували в часи LUCA, сьогодні можуть залишатися невидимими для філогенетичних аналізів. Тим не менш, ті нечисленні універсальні паралоги, що збереглися, набувають виняткової цінності, оскільки вони є єдиними свідками зародження клітинних ліній, дозволяючи нам зазирнути за лаштунки офіційної історії життя на Землі.
Читайте також: Колонізація Марса змінить людей на істот, кардинально відмінних від землян
