Međunarodni tim naučnika je rekonstruisao posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka (LUCA – Last Universal Common Ancestor) svih današnjih oblika života – od bakterija, preko biljaka, do ljudi, a svoju studiju objavili su u časopisu Nature Ecology & Evolution.
Prema njihovim otkrićima, LUCA je bio složeni organizam koji je živeo prije oko 4.2 milijarde godina, imao je razvijen metabolizam i rani oblik imunog sistema, što ukazuje na to da je život na Zemlji započeo ranije i bio kompleksniji nego što se do sada mislilo.
Istraživanja koja su se bavila LUCA-om vršena su u naučnim institucijama širom svijeta. Otkrivanje praživotne forme zahtijeva interdisciplinarni pristup, uključujući genetiku, bioinformatiku, paleontologiju i mnoge druge oblasti, pa su relevantne studije nastale na prestižnim univerzitetima i istraživačkim institutima, kao što su Univerzitet Harvard, gde su istraživači koristili molekularnu analizu da istraže genetske razlike i sličnosti među organizmima; Univerzitet Kalifornija, Berkli, gde su istraživači primijenili različite bioinformatičke tehnike da analiziraju genomeske podatke i dođu do zaključka o zajedničkom pretku svih živih organizama; njemački Maks Plank institut za razvojnu biologiju, poznat po istraživanjima u oblasti evolucije života, uključujući genetske i molekularne analize i NASA Institut za astrobiologiju, koji je koristio astrobiološke pristupe da razmotri kako bi LUCA mogao izgledati u kontekstu vanzemaljskog života.
Svaki živi organizam – od bakterije, preko vlati trave, do slona – kodiran je istim slovima DNK. Ribosomi, ćelijske organele svih živih bića, čitaju taj kod sastavljen od četiri baze, spajaju dvadeset poznatih aminokiselina i koriste adenozin trifosfat (ATP) za stvaranje energije. Ta sličnost je navela biologe na potragu za prvim zajedničkim pretkom svih poznatih organizama.
Iako nije prvi oblik života, LUCA je ključna tačka u evolucijskom stablu, jer od njega potiču dvije osnovne grane života na Zemlji – bakterije i arheje.
Arheje su možda najstariji oblik života na Zemlji, jednostavni mikroskopski organizmi stari oko 3,5 milijarde godina. Žive u ekstremnim uslovima – kipućim izvorima, slanim jezerima, pa čak i u vulkanima ili duboko ispod Zemljine kore.
Nemaju jedro, ali njihova unutrašnja struktura i procesi liče više na ćelije eukariota (kao što su biljke, životinje i ljudi) nego na bakterije.
Opstanak bez vazduha
Prethodne procjene su sugerisale da je LUCA bio jednostavan organizam s ograničenim brojem gena. Nova studija, međutim, sprovedena pomoću naprednih filogenetskih metoda i analize gena, pokazala je da je imao genom veličine oko 2.5 megabaza, koji je kodirao približno 2.600 proteina – slično modernim prokariotskim organizmima.
Prokariote su, za razliku od eukariota, jednoćelijski organizmi koji nemaju membranom obavijene organele poput jezgra, mitohondrija i endoplazmatskog retikuluma. Njihov genetski materijal je slobodno raspoređen po citoplazmi.
Analiza gena LUCA-e otkrila je prisustvo složenih metaboličkih puteva, uključujući Vud-Ljungdalov ciklus, koji omogućava vezanje ugljen-dioksida s vodonikom za proizvodnju acetata i energije. Ovaj put je i danas prisutan kod nekih anaerobnih mikroorganizama, što ukazuje da je LUCA bio sposoban za samostalno preživljavanje u anaerobnim uslovima, odnosno u okolini bez vazduha.
U novoj studiji je kod LUCA otkriveno i prisustvo gena sličnih današnjim CRISPR sistemima, koje bakterije koriste za odbranu od virusa, što pokazuje da je LUCA posedovao rani oblik imunog sistema, prenosi Indeks.
Profesor Davide Pizani, koautor studije, kaže da je ovo istraživanje pokazalo da je LUCA bio složen organizam, ne previše različit od modernih prokariota.
“Posebno je zanimljivo što je očigledno imao neku vrstu ranog imunog sistema, što pokazuje da je već prije 4.2 milijarde godina, ovaj naš predak bio uključen u evolucijsko takmičenje sa virusima”, dodao je.
Razumijevanje praživota na Zemlji
Iako se dugo smatralo da je LUCA živeo u dubokim hidrotermalnim izvorima okeana, nova istraživanja pokazuju da je mogao da obitava i u plićim, toplim vodenim staništima na površini Zemlje. Prisustvo gena za popravak oštećenja uzrokovanih UV zračenjem podržava ovu hipotezu.
“Pokazalo se da je jedan od gena LUCA-e kodirao protein koji popravlja oštećenja ćelija uzrokovana ultraljubičastim svjetlom. To sugeriše da je mogao da živi relativno blizu površine vode, dokle dopiru Sunčevi zraci”, kaže Edmund Mudi, vodeći autor studije.
LUCA nije bio usamljen; bio je dio ranog ekosistema u kojem su bili i drugi mikroorganizmi. Njegov metabolizam je proizvodio otpadne materije, poput acetata, koje su mogle da služe kao hranjive supstance drugim organizmima, čime su stvarale osnovu za složenije eološke interakcije.
Otkriće da je LUCA bio složen organizam sa razvijenim metabolizmom i ranim imunološkim sistemom ima značajnog uticaja za naše razumijevanje evolucije života.
U studiji se sugeriše da je život na Zemlji započeo relativno brzo nakon formiranja naše planete prije 4.54 milijarde godina, kao i da je bio sposoban za kompleksne biološke procese mnogo ranije nego što se prethodno mislilo.
“Ako su naši zaključci tačni, brzina evolucije, odnosno stvaranje novih formi života, bila je mnogo veća u ranoj istoriji Zemlje nego što je danas”, ističe Mudi.
Otkriće LUCA, takođe, podržava ideju da bi život mogao da bude “česta pojava u svemiru”, pod pretpostavkom da postoje odgovarajući uslovi, poput prisustva tekuće vode i stabilnog izvora energije