Ученые считают, что все клеточные организмы произошли от гипотетического предка LUCA. О его строении, месте и времени возникновения существуют множество предположений и расчетов. Исследователи из Великобритании в новой работе попытались найти ответы на эти вопросы.
Аббревиатура LUCA означает «Последний универсальный общий предок». От него у нас общие способы кодирования информации, синтеза белков, хиральность аминокислот и обеспечение энергии путём разложения АТФ.
LUCA оставил после себя лишь следы в генетическом коде ныне живущих и вымерших существ. Ученые пытаются понять его природу, но множество интерпретаций не всегда совпадают. Простым ли был предок или же обладателем сложной организации? В каких средах он жил и когда?
В новой работе, опубликованной в журнале Nature Ecology & EvolutionМеждународная группа учёных под руководством генетиков из Бристольского университета изучила возраст, размеры генома, метаболизм LUCA и его воздействие на раннюю Землю с помощью молекулярных часов и биохимических моделей.
Учёные проанализировали все гены всех современных организмов, подсчитали мутации, появившиеся с момента разделения общего предка. Вычисления показали, что это случилось приблизительно 4,2 миллиарда лет назад (с доверительным интервалом 95 процентов).
Мы не рассчитывали, что LUCA так древний и возник всего через несколько сотен миллионов лет после образования планеты. Тем не менее наши результаты согласуются с современными представлениями об обитаемости ранней Земли, — рассказала в интервью пресс-службе соавтор работы Сандра Авьварес-Карретеро из Бристоля.
Геном LUCA составил 2,75 миллионов пар оснований, что несколько больше предполагаемого и соответствует размерам геномов современных прокариот — одноклеточных организмов без оформленного ядра, таких как археи и бактерии.
Авторы статьи полагают, что предок был частью экосистемы и использовал цепь биохимических реакций для фиксации диоксида углерода и получения энергии (путь Вуда — Льюнгдаля). Филогенетика не даёт возможности узнать об облике других представителей этой экосистемы.
То, какие эволюционные пути привели к возникновению LUCA, остается загадкой. С учётом возраста Земли и Луны, этот процесс произошел невероятно быстро с точки зрения геологии.