Κρίσιμο εύρημα για την εμφάνιση και εξέλιξη της ζωής
Ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος (LUCA) είναι ο υποτιθέμενος κοινός πρόγονος από τον οποίο προέρχεται όλη η σύγχρονη κυτταρική ζωή, από μονοκύτταρους οργανισμούς όπως τα βακτήρια έως τα γιγάντια δέντρα κοκκινόξυλου καθώς φυσικά και εμείς οι άνθρωποι.
Ως εκ τούτου, η κατανόησή μας για το LUCA επηρεάζει την κατανόησή μας για την πρώιμη εξέλιξη της ζωής στη Γη. Το LUCA είναι ο κόμβος στο δέντρο της ζωής από τον οποίο αποκλίνουν οι θεμελιώδεις προκαρυωτικοί τομείς όπως οι μονοκύτταροι οργανισμοί και τα βακτήρια.
Η ζωή εξελίχθηκε από το LUCA από διάφορες διαφορετικές πηγές: τα ίδια αμινοξέα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρωτεϊνών σε όλους τους κυτταρικούς οργανισμούς, το κοινό ενεργειακό νόμισμα (ATP), η παρουσία κυτταρικών μηχανημάτων όπως το ριβόσωμα και άλλα που σχετίζονται με την παραγωγή πρωτεϊνών από τις πληροφορίες που αποθηκεύονται στο DNA, ακόμα και το γεγονός ότι όλη η κυτταρική ζωή χρησιμοποιεί το ίδιο το DNA ως τρόπο αποθήκευσης πληροφοριών.
Σε μια νέα μελέτη με επικεφαλής τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ Έντμουντ Μούντι η ερευνητική ομάδα συνέκρινε όλα τα γονίδια στα γονιδιώματα των ζωντανών ειδών, μετρώντας τις μεταλλάξεις που έχουν συμβεί στις αλληλουχίες τους με την πάροδο του χρόνου από τότε που μοιράζονταν έναν πρόγονο στο LUCA.
Ο χρόνος διαχωρισμού ορισμένων ειδών είναι γνωστός από το αρχείο απολιθωμάτων και έτσι η ομάδα χρησιμοποίησε ένα γενετικό ισοδύναμο της γνωστής εξίσωσης που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ταχύτητας στη φυσική για να υπολογίσει πότε υπήρχε το LUCA, καταλήγοντας στην απάντηση πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτό σημαίνει ότι ο τελευταίος κοινός πρόγονος της ζωής υπήρχε μόλις 400 εκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος και της Γης.
«Η εξελικτική ιστορία των γονιδίων περιπλέκεται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους καθώς προχωρούσε ο διαχωρισμός των ειδών. Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πολύπλοκα εξελικτικά μοντέλα για να συμβιβάσουμε την εξελικτική ιστορία των γονιδίων με τη γενεαλογία των ειδών» λέει ο Μούντι.
«Δεν περιμέναμε ότι ο LUCA θα ήταν τόσο παλιός, θα είχε εμφανισθεί μέσα σε μόλις λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια από το σχηματισμό της Γης. Ωστόσο, τα αποτελέσματά μας ταιριάζουν με τις σύγχρονες απόψεις για την κατοικησιμότητα της πρώιμης Γης» αναφέρει η Δρ. Σάντρα Αλβαρέζ Καρετέρο από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Το οικοσύστημα νούμερο 1
Οι ερευνητές μελέτησαν επίσης τα βιολογικά χαρακτηριστικά του LUCA μοντελοποιώντας και συγκρίνοντας τα γονιδιακά δεδομένα των διαφόρων ειδών από τη γενεαλογία της ζωής στο LUCA.
«Αυτό μας επιτρέπει να αναφέρουμε με σχετική σιγουριά το πώς έζησε ο LUCA» λέει ο Δρ. Τόμ Ουίλιαμας του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
«Η μελέτη μας έδειξε ότι ο LUCA ήταν ένας πολύπλοκος οργανισμός, όχι πολύ διαφορετικός από τους σύγχρονους προκαρυωτικούς, αλλά αυτό που είναι πραγματικά ενδιαφέρον είναι ότι είναι ξεκάθαρο ότι διέθετε ένα πρώιμο ανοσοποιητικό σύστημα, δείχνοντας ότι ακόμη και πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια, ο πρόγονός μας εμπλέκονταν αναμετρήσεις με ιούς» αναφέρει ο Νταβίντε Πισάνι καθηγητής του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
«Είναι ξεκάθαρο ότι το LUCA εκμεταλλευόταν και άλλαζε το περιβάλλον του, αλλά είναι απίθανο να ζούσε μόνος του» εκτιμά ο Δρ. Τιμ Λέντον, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ.
«Τα απόβλητά του θα ήταν τροφή για άλλα μικρόβια, όπως τα μεθανογόνα, που θα βοηθούσαν στη δημιουργία ενός οικοσυστήματος ανακύκλωσης.
Τα ευρήματα και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία θα βοηθήσουν μελλοντικές μελέτες που εξετάζουν λεπτομερέστερα την μετέπειτα εξέλιξη των προκαρυωτών υπό το φως της ιστορίας της Γης, συμπεριλαμβανομένων των λιγότερο μελετημένων αρχαϊκών μονοκύτταρων οργανισμών με τους μεθανογόνους εκπροσώπους τους» λέει η καθηγήτρια Άνγια Σπανγκ ερευνήτρια στο Βασιλικό Ινστιτούτο Θαλάσσιων Ερευνών της Ολλανδίας.
«Η δουλειά μας συνδυάζει δεδομένα και μεθόδους από πολλούς κλάδους, αποκαλύπτοντας γνώσεις για την πρώιμη Γη και τη ζωή που δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί από κανέναν κλάδο μόνο.
Αποδεικνύει επίσης πόσο γρήγορα δημιουργήθηκε ένα οικοσύστημα στην πρώιμη Γη» αναφέρει ο Φίλιπ Ντόνογκ καθηγητής του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ, Philip Donoghue.
Πηγή:naftemporiki