Dünyanın en eski yaşam formları olan LUCA’nın sırlarını açığa çıkarın

A Bristol ÜniversitesiHarvard Üniversitesi araştırmacıları tarafından yapılan bir araştırma, LUCA adı verilen ortak bir atadan gelen Dünya üzerindeki yaşamın, gezegenin oluşmasından kısa bir süre sonra ortaya çıktığını ortaya çıkardı.

Genetik analiz ve evrimsel modelleme yoluyla araştırmacılar, LUCA’nın varlığını yaklaşık 4,2 milyar yıl önce belirlediler ve onun Dünya üzerindeki en eski ekosistemlerle entegre, erken bağışıklık sistemine sahip karmaşık bir organizma olduğunu ortaya çıkardılar.

LUCA ve onun soyundan gelenlerin genetik planı

Bugün yaşayan her şey, sevgiyle LUCA (Son Evrensel Ortak Ata) olarak bilinen tek bir ortak atadan gelmektedir.

LUCA, bakteriler gibi tek hücreli organizmalardan dev sekoya ağaçlarına (ve biz insanlara) kadar tüm modern hücresel yaşamın türediği varsayılan ortak atadır. LUCA, hayat ağacının bugün bilinen gruplara (Bakteriler, Arkeler ve Okaliptüsler) ayrılmadan önceki kökünü temsil eder. LUCA’dan çeşitli kaynaklardan geliştirilen modern yaşam: aynı Amino asitler Tüm hücresel organizmalarda proteinlerin, ortak enerji biriminin (ATP) ve ribozomlar gibi hücresel makinelerin varlığının ve hücrelerde depolanan bilgilerden protein yapımıyla ilişkili diğerlerinin yapımında kullanılırlar. DNAve hatta tüm hücresel yaşam formlarının bilgi depolamak için DNA’nın kendisini kullandığı gerçeği.

Araştırma yöntemleri ve LUCA dönemi

Ekip organizmaların genomlarındaki tüm genleri karşılaştırdı SınıflandırmakLUCA’da bir atayı paylaştıklarından beri zaman içinde dizilerinde meydana gelen mutasyonları sayarak.

Bazı türlerin ayrılma zamanı fosil kayıtlarından biliniyor; bu nedenle ekip, LUCA’nın ne zaman var olduğunu öğrenmek için fizikte hızı hesaplamak için kullanılan tanıdık denklemin genetik eşdeğerini kullandı ve bunun 4,2 milyar yıl önce meydana geldiği cevabına ulaştı. Dünya ve güneş sistemimizin oluşmasından yaklaşık dört yüz milyon yıl sonra.

Bristol Yer Bilimleri Okulu’ndan çalışmanın ortak yazarı Dr. Sandra Alvarez Carretero şunları söyledi: “Luca gezegeninin, Dünya’nın oluşumundan sonraki yüz milyonlarca yıl içinde bu kadar yaşlı olmasını beklemiyorduk. Ancak sonuçlarımız tutarlı. Erken Dünya’nın yaşanabilirliğine ilişkin son görüşlerle.

LUCA’nın fizyolojik içgörüleri ve evrimsel modellemesi

Daha sonra ekip, canlı türlerinin fizyolojik özelliklerini yaşam çizgisi boyunca LUCA’ya modelleyerek LUCA’nın biyolojisini belirlemek için çalıştı. Başyazar Dr. Edmund Moody şöyle açıkladı: “Genlerin evrimsel tarihi, soylar arasındaki değişim nedeniyle karmaşıktır. Genlerin evrimsel tarihini türlerin soykütüğüyle uzlaştırmak için karmaşık evrim modelleri kullanmak zorundayız.”

Bristol Biyolojik Bilimler Okulu’ndan araştırmanın ortak yazarı Dr. Tom Williams şunları söyledi: “Buradaki gerçek avantajlardan biri, gen ağacı ve tür ağacı uzlaşma yaklaşımını yaşamın temel alanlarını temsil eden çok çeşitli verilere uygulamaktır. arkeler ve bakteriler Bu bize “Bunu oldukça kendinden emin bir şekilde söyleyerek ve LUCA’nın nasıl yaşadığına dair bu güven düzeyini değerlendirerek” olanak tanıyor.

LUCA projesinin karmaşıklığı ve çevresel etkisi

Çalışmanın ortak yazarı Profesör David Pisani şunları söyledi: “Çalışmamız LUCA’nın karmaşık bir organizma olduğunu, modern prokaryotlardan pek farklı olmadığını gösterdi; ancak gerçekten ilginç olan şey, açıkça erken bir bağışıklık sistemine sahip olmasıydı. “4,2 milyar yıl önce atalarımız virüslerle silahlanma yarışına girmişti.”

Ortak yazar Tim Lenton (Exeter Üniversitesi Coğrafya Okulu’ndan) şunları söyledi: “LUCA açıkça çevrelerini sömürüyor ve değiştiriyordu, ancak yalnız yaşamış olmaları pek mümkün değil. Atıkları metanojenler gibi diğer mikroplar için yiyecek olabilirdi. Bu da bir geri dönüşüm ekosistemi yaratmaya yardımcı olacak.”

Erken yaşam için çalışmanın daha geniş etkileri

Ortak yazar Profesör Anya Spang (Hollanda Kraliyet Deniz Araştırmaları Enstitüsü) şunları ekledi: “Bu çalışmada kullanılan sonuçlar ve yöntemler, aynı zamanda daha az çalışılanlar da dahil olmak üzere arkelerin Dünya tarihi ışığında daha sonraki evrimini daha ayrıntılı olarak araştıran gelecekteki çalışmalara da fayda sağlayacaktır. arkeler ve onların metanojenik temsilcileri.”

Ortak yazar Profesör Philip Donoghue şunları söyledi: “Çalışmamız, birden fazla disiplinden veri ve yöntemleri bir araya getirerek, Dünya ve erken yaşam hakkında tek başına hiçbir disiplinin elde edemeyeceği içgörüleri ortaya çıkarıyor. Aynı zamanda bir ekosistemin erken dönemde ne kadar hızlı kurulduğunu da gösteriyor. Bu, “Evrenin başka yerlerindeki Dünya benzeri biyosferlerde yaşamın gelişebileceğini gösteriyor.”

Referans: Edmund R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L. Xanthu, Richard A. Boyle ve Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton ve Philip C.J. Donoghue, 12 Temmuz 2024. Doğal ekoloji ve evrim.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1

Araştırmaya University College London (UCL), Utrecht Üniversitesi, Budapeşte Çevre Araştırma Merkezi ve Lisansüstü Üniversitesi’nin Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden bilim adamları da katıldı.

Araştırma John Templeton Vakfı tarafından finanse edildi. Bu yayında ifade edilen görüşler yazarlara ait olup John Templeton Vakfı’nın görüşlerini yansıtmayabilir.