De meest recente gedeelde voorouder van al het leven op aarde, bekend als de Last Universal Common Ancestor (LUCA), ontstond ongeveer 4,2 miljard jaar geleden niet volledig gevormd. In plaats daarvan zijn sommige genetische componenten afkomstig uit nog oudere, momenteel mysterieuze bronnen. Deze ontdekking, benadrukt door biologen Aaron Goldman, Greg Fournier en Betül Kaçar, onderstreept dat de fundamenten van het leven dieper en complexer zijn dan eerder werd aangenomen.
De diepe wortels van de genetische code van het leven
De studie richt zich op ‘universele paralogen’ – gedupliceerde genen die in elke tak van het leven voorkomen. Deze genen moeten zich hebben verdubbeld voordat de soorten uiteen gingen, wat betekent dat hun oorsprong dateert van vóór LUCA. Als LUCA de stam van de stamboom van het leven vertegenwoordigt, vertegenwoordigen deze paralogen de begraven wortels: oude eencellige organismen die de basis legden voor alle daaropvolgende evolutie.
Waarom dit ertoe doet: Het fossielenbestand uit dit tijdperk is onvolledig, waardoor genen ons belangrijkste historische record blijven. Door deze universele paralogen te traceren, kunnen wetenschappers de vroegste levensfasen op aarde onderzoeken. Dit gaat niet alleen over het opvullen van gaten in ons begrip van evolutie; het gaat erom inzicht te krijgen in de mechanismen die het mogelijk hebben gemaakt dat leven ontstond.
De verloren geschiedenis verborgen in ons DNA
De genetische geschiedenis is bevooroordeeld in de richting van overlevenden. Soorten die geen nakomelingen hebben nagelaten, worden effectief uit het archief gewist, waardoor het moeilijk wordt om het volledige beeld te reconstrueren. Veel oude paralogen zijn in de loop van de tijd waarschijnlijk verloren gegaan als gevolg van evolutionaire druk, genetische drift of horizontale genoverdracht (waarbij bacteriën genetisch materiaal delen).
Dit betekent dat de genen die we kunnen bestuderen waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg zijn. De weinige bekende universele paralogen spelen een cruciale rol in fundamentele biologische processen, zoals:
- Genetische vertaling: De machinerie voor het maken van eiwitten uit RNA, waarschijnlijk het oudste moleculaire systeem dat nog steeds in gebruik is.
- Enzymproductie: Inclusief aminoacyl-tRNA-synthetasen, die ervoor zorgen dat de juiste aminozuren aan eiwitten worden toegevoegd. Recent onderzoek suggereert dat deze enzymen zelf pre-LUCA-voorouders hebben.
- Celmembraanfunctie: Behoud van de structurele integriteit van cellen.
De complexiteit van vroege genetische systemen
Het feit dat sommige enzymen die betrokken zijn bij de eiwitsynthese al vóór LUCA bestonden, suggereert dat vroege levensvormen al in staat waren aminozuren in genetisch gecodeerde eiwitten op te nemen vóór de evolutie van moderne genetische codes. Dit impliceert een complexer evolutionair pad dan eerder werd aangenomen, waarbij co-evolutie met aminozuurbiosynthese betrokken is.
“De geschiedenis van deze universele paralogen is de enige informatie die we ooit zullen hebben over deze vroegste cellulaire afstammingslijnen, en daarom moeten we er zorgvuldig zoveel mogelijk kennis uit halen.” – Greg Fournier, MIT
Concluderend stelt de ontdekking van pre-LUCA-genen ons begrip van de oorsprong van het leven op de proef. Hoewel de volledige omvang van deze eeuwenoude genetische bijdragen door tijd en evolutie onduidelijk blijft, belooft lopend onderzoek verdere inzichten te onthullen in de diepe, verborgen geschiedenis van het leven op aarde.
