LUCA – Предшественикът на клетъчния живот на Земята се е появил по-рано отколкото считахме
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:20
Преди около 4,5 милиарда години една протопланета, наречена Тея, се разбива в Земята, раждайки нашата луна. Сравнително кратко време по-късно, става монументално раждане от друг вид. Според документ, публикуван в Nature Ecology & Evolution, все още неидентифицираният микроб, за който учените вярват, че е предшественик на целия клетъчен живот на Земята, е роден някъде преди 3,9 милиарда години.
Както се оказва, последният универсален общ предшественик или last universal common ancestor – LUCA за кратко – се появява още по-рано отколкото учените предполагаха досега.
Учените определяха раждането на LUCA до период от 3,5 до 3,8 милиарда години, но новите доказателства, изследвани в проучването, показват, че това се е случило около сто милиона години по-рано.
Изследователите от университетите в Бристол и Бат определиха новата епоха на LUCA, използвайки концепцията за „молекулярен часовник“, която не разчита само на вкаменелости, за да изгради график за ранната фаза на Земята. Когато става въпрос за вкаменелости от ранния период на Земята, винаги има и по-стари, които чакат да бъдат изложени, което може да изглежда вълнуващо, но създава трудности при определяне на времева рамка.
Молекулярният часовник, за разлика от тях, използва различия в геномите на отделните видове, за да каже колко време е минало, тъй като те са споделяли общ прародител. Основната идея е, че колкото повече мутации споделят два вида, толкова повече време е изминало, тъй като техните еволюционни пътеки се различават.
Екипът прилага вариант на този подход към някои от най-старите съществуващи вкаменелости, които някога са откривани, надявайки се, че ще разкрият кога се е родил LUCA.
„Използвахме такава часовникова рамка, при която клоните в еволюционното дърво могат да имат различни скорости на еволюция“, обяснява водещият автор Холи Бетс от университета в Бристол. „Тъй като разликите във възрастта, които молекулярният часовник дава, са относителни, обяснява Бетс, „след това използваме фосилни калибрирания, за да закрепим дървото в реално време“.
Бетс и нейният екип използват консервативен подход, в който вкаменелостите могат да бъдат датирани с увереност, за да променят параметрите на часовника и да интегрират всички резултати. Това означава, че „въпреки че нашите резултати не са непременно супер точни, те трябва да бъдат отноително прецизни“. В крайна сметка екипът изследва 29 гени от общо 102 живи организми, представляващи бактерии, архаии и еукариоти (многоклетъчни организми, които включват животни, растения и гъби). След това използват девет вкаменелости, за да закотвят дървото, включително и микрофосили, открити в австралийската формация Strelly Pool, датирани на около 3,4 милиарда години, което ги прави най-старите потвърдени вкаменелости.
Използвайки дървото, учените установяват, че бактериите и архаите се появяват около един милиард години след LUCA, докато еукариотите се появяват около 1,8 милиарда години след това. Откритието за еукариотите е в съответствие с предишните изследвания и потвърждава, че човешката линия не е една от основните в развитието на живота. По-рано популярните теории твърдят, че животът се е развил от три клона – еукариоти, бактерии и архея – но сега изглежда, че еукариотите се появяват по-късно от оригиналните клонове на живота.
„Вместо това, еукариотите възникват от археята и се формират чрез ендосимбиоза между археална клетка и бактериална клетка“, казва Бетс. „Така че основната хипотеза сега има две основни линии на живот – бактериите и археата, като еукариотите се различават като линия в тях“.
От това откритие следва, че бактериите и археата се отделят от LUCA – и така става възможно да се използват тези две линии, за да се разбере колко е стар LUCA, обяснява съавторът на изследването и професор по филогеномика в университета в Бристол Давиде Пизани, доктор на науките. Чрез по-нататъшното прилагане на метода на молекулярния часовник те изчисляват, че LUCA е роден преди около 3,9 милиарда години.
Пизани казва, че се надява, че това изследване е само едно от първите от многото, в които се комбинират вкаменелостите и генетичните данни „не само за да установят срокове, но и да разберат еволюцията по-широко“.
„Фосилите могат да ни кажат толкова много, особено когато има толкова малко останали от ранните стадии на Земята“, казва Бетс. „Но никакви вкаменелости никога не могат да ни покажат истинската възраст на рода от който са останали, защото трябва родът е съществувал преди да са се образували вкаменелостите. Това прави молекулярният часовник толкова полезен, като можем да го използваме, за да погледнем във времето преди вкаменелостта, когато всъщност се появяват линиите на живота.
