Wszystko, co istnieje dzisiaj, pochodzi od wspólnego przodka znanego jako LUCA (ostatni uniwersalny wspólny przodek).

LUCA jest hipotetycznym wspólnym przodkiem, od którego pochodzą wszystkie współczesne organizmy, od jednokomórkowych organizmów, takich jak bakterie, po gigantyczne czerwone drzewa (i ludzi). LUCA reprezentuje korzeń drzewa życia przed rozdzieleniem na znane dziś grupy: bakterie, archeony i eukarionty. Współczesne życie ewoluowało z LUCA z różnych źródeł: te same aminokwasy, które są używane do budowy białek we wszystkich organizmach komórkowych, wspólna waluta energetyczna (ATP), obecność maszynerii komórkowej, takiej jak rybosomy i inne związane z produkcją białek z informacji przechowywanych w DNA, a nawet fakt, że całe życie komórkowe wykorzystuje DNA jako sposób przechowywania informacji.

Zespół porównał wszystkie geny w genomach żywych gatunków, licząc mutacje, które wystąpiły w ich sekwencjach w czasie od momentu, gdy dzielili przodka w LUCA.

Czas rozdzielenia niektórych gatunków jest znany z zapisów kopalnych, więc zespół użył genetycznego odpowiednika znanego równania używanego do obliczania prędkości w fizyce, aby obliczyć, kiedy LUCA istniała, dochodząc do odpowiedzi sprzed 4,2 miliarda lat, około czterystu milionów lat po powstaniu Ziemi i naszego Układu Słonecznego.

Współautorka dr Sandra Álvarez-Carretero ze Szkoły Nauk o Ziemi w Bristolu powiedziała: „Nie spodziewaliśmy się, że LUCA będzie tak stara, w ciągu zaledwie kilku setek milionów lat od powstania Ziemi. Jednak nasze wyniki pasują do nowoczesnych poglądów na możliwość życia na wczesnej Ziemi.”

Zespół następnie opracował biologię LUCA, modelując cechy fizjologiczne żyjących gatunków poprzez genealogę życia do LUCA. Główny autor, dr Edmund Moody, wyjaśnił: „Ewolucyjna historia genów jest skomplikowana ze względu na ich wymianę między liniami. Musimy używać skomplikowanych modeli ewolucyjnych, aby pogodzić ewolucyjną historię genów z genealogią gatunków.”

Współautor dr Tom Williams z Wydziału Nauk Biologicznych w Bristolu powiedział: „Jedną z prawdziwych zalet tutaj jest zastosowanie podejścia do pogodzenia drzewa genowego i drzewa gatunkowego do tak zróżnicowanego zestawu danych reprezentującego główne domeny życia archeony i bakterie. To pozwala nam z pewną pewnością oszacować i ocenić tę pewność, jak żyła LUCA.”

Współautor profesor Davide Pisani powiedział: „Nasze badanie wykazało, że LUCA była skomplikowanym organizmem, niewiele różniącym się od współczesnych prokariotów, ale to, co jest naprawdę interesujące, to fakt, że wyraźnie posiadała wczesny układ odpornościowy, pokazując, że już 4,2 miliarda lat temu nasz przodek walczył z wirusami.”

Współautor Tim Lenton (Uniwersytet w Exeter, Szkoła Geografii) powiedział: „Jasne jest, że LUCA wykorzystywała i zmieniała swoje środowisko, ale jest mało prawdopodobne, że żyła sama. Jej odpady byłyby pożywieniem dla innych mikrobów, takich jak metanogeny, które pomogłyby stworzyć ekosystem recyklingu.”

„Wyniki i metody użyte w tej pracy również będą informować przyszłe badania, które będą szczegółowo badać późniejszą ewolucję prokariotów w świetle historii Ziemi, w tym mniej zbadanych archeonów z ich metanogenicznymi przedstawicielami,” dodała współautorka profesor Anja Spang (Królewski Niderlandzki Instytut Badań Morza).

Współautor profesor Philip Donoghue powiedział: „Nasza praca łączy dane i metody z wielu dyscyplin, ujawniając wgląd w wczesną Ziemię i życie, które nie mogłyby zostać osiągnięte przez żadną pojedynczą dyscyplinę samodzielnie. Pokazuje również, jak szybko ekosystem został ustanowiony na wczesnej Ziemi. To sugeruje, że życie może kwitnąć na biosferach podobnych do ziemskich gdzie indziej we wszechświecie.”

W badaniu uczestniczyli również naukowcy z University College London (UCL), Uniwersytetu w Utrechcie, Centrum Badań Ekologicznych w Budapeszcie i Instytutu Naukowo-Technologicznego w Okinawie.

Badania były finansowane przez Fundację Johna Templetona. Opinie wyrażone w tej publikacji są opiniami autorów i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy Fundacji Johna Templetona.

Źródło: University of Bristol