Ostatni uniwersalny wspólny przodek (LUCA) całego życia na Ziemi pojawił się w pełni uformowanej formie dopiero około 4,2 miliarda lat temu. Zamiast tego niektóre jego elementy genetyczne pochodzą z jeszcze starszych, obecnie tajemniczych źródeł. To odkrycie, na które zwracają uwagę biologowie Aaron Goldman, Greg Fournier i Betul Kachar, wskazuje, że podstawy życia są głębsze i bardziej złożone, niż wcześniej sądzono.
Głębokie korzenie genetycznego kodu życia
Badanie koncentruje się na „uniwersalnych paralogach” – zduplikowanych genach występujących we wszystkich gałęziach życia. Geny te musiały się podwoić przed rozbieżnością gatunków, co oznacza, że ich pochodzenie było starsze niż LUCA. Jeśli LUCA reprezentuje pień drzewa genealogicznego życia, to te paralogi reprezentują ukryte korzenie: starożytne organizmy jednokomórkowe, które położyły podwaliny pod całą późniejszą ewolucję.
Dlaczego to ma znaczenie: Zapis kopalny z tego okresu jest niekompletny, co czyni geny naszym głównym zapisem historycznym. Śledząc te uniwersalne paralogi, naukowcy mogą badać najwcześniejsze etapy życia na Ziemi. Nie chodzi tylko o wypełnienie luk w naszym rozumieniu ewolucji, ale także o uzyskanie wglądu w same mechanizmy, które umożliwiły powstanie życia.
Zaginiona historia ukryta w naszym DNA
Historia genetyczna jest stronnicza na korzyść tych, którzy przeżyli. Gatunki, które nie pozostawiają potomstwa, są skutecznie usuwane z rejestru, co utrudnia odtworzenie pełnego obrazu. Wiele starożytnych paralogów prawdopodobnie zaginęło z biegiem czasu w wyniku presji ewolucyjnej, dryfu genetycznego lub poziomego transferu genów (w którym bakterie wymieniają materiał genetyczny).
Oznacza to, że geny, które możemy badać, to prawdopodobnie dopiero wierzchołek góry lodowej. Kilka znanych uniwersalnych paralogów odgrywa kluczową rolę w podstawowych procesach biologicznych, takich jak:
- Transport genetyczny: Mechanizm tworzenia białek z RNA jest prawdopodobnie najstarszym wciąż używanym systemem molekularnym.
- Produkcja enzymów: Obejmuje syntetazy aminoacylo-tRNA, które zapewniają dodawanie odpowiednich aminokwasów do białek. Ostatnie badania sugerują, że same te enzymy mają przodków sprzed LUCA.
- Funkcja błony komórkowej: Utrzymywanie integralności strukturalnej komórek.
Złożoność wczesnych systemów genetycznych
Fakt, że niektóre enzymy biorące udział w syntezie białek istniały przed LUCA, sugeruje, że wczesne formy życia były zdolne do włączania aminokwasów do genetycznie kodowanych białek już przed ewolucją współczesnych kodów genetycznych. Oznacza to bardziej złożoną ścieżkę ewolucyjną niż wcześniej sądzono, obejmującą koewolucję z biosyntezą aminokwasów.
„Historia tych uniwersalnych paralogów to jedyna informacja, jaką kiedykolwiek będziemy posiadać na temat tych najwcześniejszych linii komórkowych, dlatego musimy ostrożnie wydobyć z nich jak najwięcej wiedzy”. – Greg Fournier, MIT
Podsumowując, odkrycie genów sprzed LUCA podważa nasze zrozumienie pochodzenia życia. Chociaż pełny zakres tych starożytnych wkładów genetycznych pozostaje ukryty przez czas i ewolucję, trwające badania obiecują ujawnić dalsze wskazówki na temat głębokiej, ukrytej historii życia na Ziemi.
