Der jüngste gemeinsame Vorfahre allen Lebens auf der Erde, bekannt als Last Universal Common Ancestor (LUCA), entstand vor etwa 4,2 Milliarden Jahren noch nicht vollständig. Stattdessen stammen einige seiner genetischen Komponenten aus noch älteren, derzeit mysteriösen Quellen. Diese von den Biologen Aaron Goldman, Greg Fournier und Betül Kaçar hervorgehobene Entdeckung unterstreicht, dass die Grundlagen des Lebens tiefer und komplexer sind als bisher angenommen.
Die tiefen Wurzeln des genetischen Codes des Lebens
Die Studie konzentriert sich auf „universelle Paraloge“ – doppelte Gene, die in allen Lebenszweigen vorkommen. Diese Gene müssen sich verdoppelt haben, bevor die Arten divergierten, was bedeutet, dass ihr Ursprung vor LUCA liegt. Wenn LUCA den Stamm des Stammbaums des Lebens darstellt, stellen diese Paralogs die vergrabenen Wurzeln dar: alte einzellige Organismen, die den Grundstein für die gesamte nachfolgende Evolution legten.
Warum das wichtig ist: Der Fossilienbestand aus dieser Zeit ist unvollständig, so dass die Gene unser primärer historischer Datensatz sind. Durch die Verfolgung dieser universellen Paraloge können Wissenschaftler die frühesten Stadien des Lebens auf der Erde erforschen. Dabei geht es nicht nur darum, Lücken in unserem Verständnis der Evolution zu schließen; Es geht darum, Einblicke in die Mechanismen zu gewinnen, die die Entstehung des Lebens ermöglicht haben.
Die verlorene Geschichte, die in unserer DNA verborgen ist
Die genetische Vorgeschichte ist auf Überlebende ausgerichtet. Arten, die keine Nachkommen hinterlassen haben, werden praktisch aus der Aufzeichnung gelöscht, was es schwierig macht, das Gesamtbild zu rekonstruieren. Viele alte Paralogs sind wahrscheinlich im Laufe der Zeit aufgrund von evolutionärem Druck, genetischer Drift oder horizontalem Gentransfer (bei dem Bakterien genetisches Material teilen) verloren gegangen.
Das bedeutet, dass die Gene, die wir untersuchen können, wahrscheinlich nur die Spitze des Eisbergs sind. Die wenigen bekannten universellen Paraloge spielen eine entscheidende Rolle in grundlegenden biologischen Prozessen, wie zum Beispiel:
- Genetische Übersetzung: Die Maschinerie zur Herstellung von Proteinen aus RNA, wahrscheinlich das älteste molekulare System, das heute noch verwendet wird.
- Enzymproduktion: Einschließlich Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, die sicherstellen, dass den Proteinen die richtigen Aminosäuren hinzugefügt werden. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Enzyme selbst Vorfahren aus der Zeit vor LUCA haben.
- Zellmembranfunktion: Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität der Zellen.
Die Komplexität früher genetischer Systeme
Die Tatsache, dass einige an der Proteinsynthese beteiligte Enzyme vor LUCA existierten, legt nahe, dass frühe Lebensformen bereits vor der Entwicklung moderner genetischer Codes in der Lage waren, Aminosäuren in genetisch kodierte Proteine einzubauen. Dies impliziert einen komplexeren Evolutionsweg als bisher angenommen, der eine Koevolution mit der Aminosäurebiosynthese beinhaltet.
„Die Geschichte dieser universellen Paralogs ist die einzige Information, die wir jemals über diese frühesten Zelllinien haben werden, und deshalb müssen wir sorgfältig so viel Wissen wie möglich aus ihnen extrahieren.“ – Greg Fournier, MIT
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entdeckung der Prä-LUCA-Gene unser Verständnis der Ursprünge des Lebens in Frage stellt. Während das volle Ausmaß dieser uralten genetischen Beiträge durch Zeit und Evolution im Dunkeln bleibt, verspricht die laufende Forschung weitere Einblicke in die tiefe, verborgene Geschichte des Lebens auf der Erde.
