Новое исследование показывает, что ранняя эволюция жизни была сложнее, чем считалось
Биологи давно стремятся понять природу самых ранних живых организмов на Земле, чтобы выяснить, как, когда и где зародилась жизнь, и насколько она распространена во Вселенной.
Ранее считалось, что эту информацию можно получить, сравнивая гены современных организмов. Новое исследование указывает, что такой подход даёт лишь ограниченные данные.
Все живые организмы делятся на три основных домена:
- Бактерии (Bacteria) и Археи (Archaebacteria) — одноклеточные организмы.
- Эукариоты (Eukaryota) — включают грибы, растения и животных.
Считается, что эукариоты возникли позже, но вопрос о том, какой из двух одноклеточных доменов появился первым, остаётся открытым. Более 40 лет назад Карл Вёзе и Джордж Фокс предположили, что оба домена произошли от более примитивного организма или группы организмов — LUCA (Last Universal Common Ancestor), последнего универсального общего предка.
Новое исследование Токийского технологического института и Института математики в естественных науках Общества Макса Планка показывает, что понимание ранней жизни может быть сложнее, чем предполагалось.
Работа, опубликованная в журнале Molecular Biology and Evolution, была проведена Сарой Беркемер и Шоном Макглинном. Их анализ подтвердил, что сравнение ДНК даёт лишь ограниченное понимание образа жизни древнейших клеток.
Ключевые выводы исследования:
- Ограниченность генетических данных: Существующие данные ДНК не позволяют определить, чем питались первые организмы или в какой среде обитали. Сигнал слишком «зашумлён» из-за раннего генетического «перемешивания».
- Высокая скорость ранней эволюции: Анализ тысяч филогенетических деревьев показал, что на заре жизни разные типы генов менялись с разной скоростью. Это указывает на чрезвычайно высокие по сравнению с современными темпы мутаций и активный горизонтальный перенос генов («прыжки генов»).
- Искажение «родословного древа»: Значительный вклад горизонтального переноса генов делает простую интерпретацию раннего «семейного древа» жизни вводящей в заблуждение.
Как поясняет профессор Макглинн, хотя в данных последовательностей ДНК есть «размытый, но замечательный общий контур» древа жизни, эволюционных изменений было так много, что пока невозможно восстановить детали жизни LUCA.
Важный результат: Впервые учёные смогли сказать что-то о темпе ранней эволюции. Обнаружен явный сигнал очень быстрых изменений, что означает: жизнь мутировала и эволюционировала чрезвычайно быстро в самом начале.
Исследование подчёркивает необходимость разработки новых методов анализа доступных данных ДНК, чтобы узнать больше о самых первых формах жизни на Земле.