Как учёные восстановили геном общего предка всей жизни на Земле
Новое исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, предлагает свежий взгляд на последнего универсального общего предка (Luca) — организм, от которого произошли все современные формы жизни.
Кто такой Luca?
Luca — это не первая форма жизни, а последний общий предок всех живых организмов (бактерий, архей, растений, животных и грибов). Он существовал задолго до первых животных (около 600 млн лет назад) и даже до древнейших известных окаменелостей (3,4 млрд лет).
Реконструкция генома
Международная команда учёных использовала комбинацию методов для реконструкции генома Luca:
- База данных: Проанализировали 700 геномов (350 архей и 350 бактерий), исключив эукариоты.
- Классификация генов: Гены были отсортированы по семействам с помощью базы данных KEGG для понимания метаболических путей.
- Филогенетические деревья: Построили деревья на основе 57 высококонсервативных генов, общих для всех 700 организмов, чтобы установить дарвиновские отношения между видами.
- Моделирование: Смоделировали скорость дупликации, переноса и потери генов, чтобы оценить вероятность присутствия тех или иных генов у Luca.
Каким был Luca?
Реконструкция показала, что Luca был достаточно сложным организмом с небольшим геномом, похожим на современных бактерий и архей. Однако в его геноме не обнаружено свидетельств:
- Фотосинтеза
- Фиксации азота
Возраст Luca
Для оценки возраста Luca учёные применили новый метод, основанный на анализе паралогичных генов (возникших в результате дупликации до появления Luca) и данных окаменелостей.
Результат: Согласно расчётам, Luca существовал примерно 4,2 млрд лет назад. Если эта оценка верна, то такие сложные процессы, как формирование генетического кода, трансляция белков и сама жизнь, должны были эволюционировать чрезвычайно быстро — почти сразу после формирования Земли (~4,5 млрд лет назад).
Ограничения и перспективы
Авторы подчёркивают, что их реконструкция — не первая и не окончательная. Она может быть неполной, так как:
- Многие организмы, современники Luca, не оставили потомков.
- Их гены не сохранились до наших дней и не могут быть учтены.
Развитие технологий секвенирования, увеличение вычислительных мощностей и совершенствование эволюционных моделей в будущем позволят уточнить наше понимание Luca и происхождения жизни на Земле.