Изображения, созданные искусственным интеллектом.
История развития жизни на нашей планете представляет собой грандиозную сагу, растянувшуюся на миллиарды лет. Прорывное исследование, опубликованное в авторитетном журнале Nature, предлагает пересмотреть временные рамки появления последнего универсального общего предка (LUCA) всех живых организмов. Согласно новым данным, LUCA мог зародиться значительно раньше прежних оценок, что кардинально меняет представления о темпах и условиях ранней эволюции.
Международная группа учёных под руководством Бристольского университета, применяя инновационные аналитические методы к генетическим и палеонтологическим данным, пришла к выводу: LUCA существовал примерно 4,2 миллиарда лет назад. Это означает, что жизнь возникла всего через несколько сотен миллионов лет после формирования Земли, что на сотни миллионов лет раньше предыдущих оценок (3.5–3.8 млрд лет назад). Такое открытие заставляет по-новому взглянуть на скорость биохимических процессов, приведших к зарождению жизни.
LUCA: не просто примитивный микроб, а сложный организм
Хотя LUCA традиционно представляют как простейший микроорганизм, его точная природа остаётся предметом дискуссий. «Вероятно, LUCA был одноклеточным существом с клеточной мембраной, уже использовавшим ключевые молекулы жизни: ДНК для хранения информации, РНК для её передачи и белки для выполнения функций», — пояснил нобелевский лауреат доктор Джек Шостак. Эта базовая «конструкция» оказалась настолько успешной, что легла в основу всего биологического разнообразия.
Новое исследование выявило около 2600 генов, которые с высокой вероятностью присутствовали у LUCA. Это колоссальный скачок по сравнению с прежней оценкой в ~100 генов. Такой генетический «набор» указывает на то, что общий предок уже обладал сложными системами: метаболизмом для получения энергии, механизмами репликации и даже зачатками иммунной защиты. «Эволюционная история генов запутана из-за горизонтального переноса между линиями. Чтобы реконструировать прошлое, нам пришлось использовать сложные эволюционные модели, согласующие историю генов с историей видов», — отметил ведущий автор работы доктор Эдмунд Муди.
Среда обитания LUCA была крайне суровой: раскалённые океаны, интенсивная вулканическая активность, атмосфера, насыщенная токсичными газами. Однако, как показывают исследования (в том числе Чикагского университета), именно такие гидротермальные условия, богатые минералами и химическими соединениями, могли стать катализатором и «инкубатором» для первых жизненных форм.
Обратите внимание: Нанотехнологии в повседневной жизни.
Генетический портрет древнейшего предка
В рамках исследования, опубликованного также в Nature Ecology & Evolution, учёные применили передовые филогенетические методы. Они проанализировали 574 генома архей и 3020 бактериальных геномов, чтобы найти универсальные генетические маркеры, общие для этих двух доменов жизни. В результате было идентифицировано 59 надёжных маркеров.
Методология включала сравнение с крупными базами данных белковых семейств (COG, arCOG, TIGRFAM) для отбора последовательностей, преимущественно встречающихся у бактерий и архей. «Сила нашего подхода в применении методов сравнения генов и деревьев видов к обширному массиву данных, охватывающему основные ветви жизни. Это позволяет с большей уверенностью судить о биологии LUCA», — подчеркнул соавтор работы доктор Том Уильямс.
После тщательного выравнивания последовательностей и построения филогенетических деревьев с использованием сложных моделей исследователи проверили данные на возможные искажения от горизонтального переноса генов. Применив методы молекулярного датирования, они и получили итоговую оценку возраста LUCA — около 4.2 млрд лет. Эта реконструкция позволяет проследить эволюцию ключевых генов от самого истока.
Новая глава в истории жизни
Современные технологические возможности, включая анализ гигантских генетических баз данных, позволяют учёным всё глубже погружаться в тайны происхождения жизни. Каждое новое исследование, идентифицирующее гены древнего предка, добавляет деталей к нашей общей картине.
«Если мы обнаружим жизнь в другом месте Вселенной, с химической точки зрения она, вероятно, будет очень похожа на земную», — заявляло NASA. Это мнение подкрепляется открытиями, демонстрирующими универсальность базовых биохимических принципов, заложенных ещё во времена LUCA.
Пересмотр возраста последнего универсального общего предка — не просто уточнение даты. Это свидетельство невероятной устойчивости и изобретательности жизни, сумевшей не только возникнуть, но и начать сложную эволюцию в экстремальных условиях молодой планеты. Эти открытия напоминают нам о глубоком родстве всего живого на Земле, чьи корни уходят в самую седую древность.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: История жизни на Земле — это захватывающая эпопея, охватывающая миллиарды лет.