Последний универсальный общий предок (LUCA) всего живого на Земле не возник в полностью сформированном виде около 4,2 миллиардов лет назад. Вместо этого некоторые из его генетических компонентов произошли от еще более древних, в настоящее время таинственных источников. Это открытие, подчеркнутое биологами Аароном Голдманом, Грегом Фурнье и Бетюль Качар, указывает на то, что основы жизни глубже и сложнее, чем считалось ранее.
Глубокие Корни Генетического Кода Жизни
Исследование фокусируется на «универсальных паралогах» – дублированных генах, обнаруженных во всех ветвях жизни. Эти гены должны были удвоиться до расхождения видов, что означает, что их происхождение предшествует LUCA. Если LUCA представляет собой ствол генеалогического древа жизни, то эти паралоги представляют собой скрытые корни: древние одноклеточные организмы, которые заложили основу для всей последующей эволюции.
Почему это важно: Палеонтологическая летопись этого периода неполна, что делает гены нашим основным историческим документом. Прослеживая эти универсальные паралоги, ученые могут исследовать самые ранние этапы жизни на Земле. Речь идет не только о заполнении пробелов в нашем понимании эволюции, но и о получении представления о самих механизмах, которые позволили жизни возникнуть.
Потерянная История, Скрытая в Нашей ДНК
Генетическая история предвзята в пользу выживших. Виды, не оставившие потомства, фактически стерты из летописи, что затрудняет реконструкцию полной картины. Многие древние паралоги, вероятно, были потеряны с течением времени из-за эволюционного давления, генетического дрейфа или горизонтального переноса генов (когда бактерии обмениваются генетическим материалом).
Это означает, что гены, которые мы можем изучать, вероятно, лишь верхушка айсберга. Несколько известных универсальных паралогов играют решающую роль в фундаментальных биологических процессах, таких как:
- Генетический Транспорт: Механизм создания белков из РНК, вероятно, старейшая молекулярная система, которая до сих пор используется.
- Производство Ферментов: Включая аминоацил-тРНК-синтетазы, которые обеспечивают добавление правильных аминокислот к белкам. Недавние исследования показывают, что сами эти ферменты имеют пред-LUCA предков.
- Функция Клеточной Мембраны: Поддержание структурной целостности клеток.
Сложность Ранних Генетических Систем
Тот факт, что некоторые ферменты, участвующие в синтезе белков, существовали до LUCA, предполагает, что ранние формы жизни уже были способны включать аминокислоты в генетически закодированные белки до эволюции современных генетических кодов. Это подразумевает более сложный эволюционный путь, чем предполагалось ранее, включающий совместную эволюцию с биосинтезом аминокислот.
«История этих универсальных паралогов – это единственная информация, которая у нас когда-либо будет об этих самых ранних клеточных линиях, поэтому нам нужно тщательно извлечь из них как можно больше знаний». – Грег Фурнье, MIT
В заключение, открытие пред-LUCA генов бросает вызов нашему пониманию происхождения жизни. Хотя полный масштаб этих древних генетических вкладов остается скрытым временем и эволюцией, продолжающиеся исследования обещают раскрыть дальнейшие сведения о глубокой, скрытой истории жизни на Земле.
