Останній універсальний загальний предок (LUCA) всього живого на Землі не виник у повністю сформованому вигляді близько 4,2 мільярда років тому. Натомість деякі з його генетичних компонентів походять від ще більш давніх, в даний час таємничих джерел.
Глибоке Коріння Генетичного Коду Життя
Дослідження фокусується на «універсальних паралогах» – дубльованих генах, виявлених у всіх галузях життя. Ці гени повинні були подвоїтися до розходження видів, що означає, що їх походження передує LUCA. Якщо LUCA є стовбуром генеалогічного древа життя, то ці паралоги є прихованим корінням: стародавні одноклітинні організми, які заклали основу для всієї наступної еволюції.
Чому це важливо: Палеонтологічний літопис цього періоду неповний, що робить гени нашим основним історичним документом. Простежуючи ці універсальні паралоги, вчені можуть досліджувати ранні етапи життя Землі. Йдеться не лише про заповнення прогалин у нашому розумінні еволюції, а й про отримання уявлення про самі механізми, що дозволили виникнути.
Втрачена Історія, Прихована в Нашій ДНК
Генетична історія упереджена на користь тих, хто вижив. Види, які не залишили потомства, фактично стерті з літопису, що ускладнює реконструкцію повної картини. Багато стародавніх паралогів, ймовірно, були втрачені з часом через еволюційний тиск, генетичний дрейф або горизонтальне перенесення генів (коли бактерії обмінюються генетичним матеріалом).
Це означає, що гени, які ми можемо вивчати, ймовірно, лише верхівка айсберга. Декілька відомих універсальних паралогів відіграють вирішальну роль у фундаментальних біологічних процесах, таких як:
- Генетичний Транспорт: Механізм створення білків з РНК, ймовірно, найстаріша молекулярна система, яка досі використовується.
- Виробництво Ферментів: Включаючи аміноацил-тРНК-синтетази, які забезпечують додавання правильних амінокислот до білків. Недавні дослідження показують, що самі ці ферменти мають перед-LUCA предків.
- Функція Клітинної Мембрани: Підтримка структурної цілісності клітин.
Складність ранніх генетичних систем
Той факт, що деякі ферменти, що беруть участь у синтезі білків, існували до LUCA, передбачає, що ранні форми життя вже були здатні включати амінокислоти в генетично закодовані білки до еволюції сучасних генетичних кодів. Це має на увазі більш складний еволюційний шлях, ніж передбачалося раніше, що включає спільну еволюцію з біосинтезом амінокислот.
«Історія цих універсальних паралогів – це єдина інформація, яка у нас колись буде про ці ранні клітинні лінії, тому нам потрібно ретельно витягти з них якнайбільше знань». – Грег Фурньє, MIT
Насамкінець, відкриття перед-LUCA генів кидає виклик нашому розумінню походження життя. Хоча повний масштаб цих стародавніх генетичних вкладів залишається прихованим часом і еволюцією, дослідження, що продовжуються, обіцяють розкрити подальші відомості про глибоку, приховану історію життя на Землі.
