Vedci objavili gény staršie než všetok známy život na Zemi. Prepisujú prvé kapitoly evolúcie
Výskumníci zistili, že LUCA nebol prvým organizmom, ako sa roky predpokladalo. Ešte pred ním odhalili oveľa staršie stopy života.
Život na Zemi má podľa učebníc spoločný začiatok. Všetky baktérie, rastliny aj ty smeruješ k jednému prastarému organizmu, ktorý žil približne pred štyrmi miliardami rokov. Vedci mu dali meno LUCA, posledný univerzálny spoločný predok, informuje Science Daily.
Nový výskum však ukázal, že niektoré gény v jeho výbave sú ešte staršie. Nevznikli až v LUCA. Ich zdvojenie prebehlo ešte pred ním. To znamená, že ešte pred „prvým známym životom“ prebehla dlhšia evolučná kapitola, o ktorej doteraz takmer nič netušíme.
„Hoci posledný univerzálny spoločný predok (LUCA) je najstarším organizmom, ktorého môžeme študovať pomocou evolučných metód, niektoré gény v jeho genóme boli oveľa staršie,“ vysvetľuje Aaron Goldman z Oberlin College.
Život nabral prekvapivú rýchlosť
Zem vznikla asi pred 4,5 miliardami rokov. LUCA žil už pred štyrmi miliardami. Ak už v tom čase niesol zdvojené a špecializované gény, znamená to, že najzásadnejšie evolučné skoky prebehli veľmi rýchlo po ochladení planéty.
Nejde o drobnú úpravu. Zdvojenie génu (paralógia) vytvorí priestor na experiment. Jedna kópia si ponechá pôvodnú funkciu, druhá si „vyskúša“ novú. Ak sa osvedčí, príroda ju zachová.
Ak sa takéto experimenty odohrali ešte pred LUCA, život sa musel rozbehnúť takmer okamžite po stabilizácii podmienok. To posilňuje aj nádej pri hľadaní života vo vesmíre. Možno nejde o extrémnu raritu, ale o chemickú reakciu, ktorá nastane všade tam, kde sa vytvoria aspoň trochu vhodné podmienky.
Neprehliadni
Univerzálne paralógy
Vedci sa zamerali na tzv. univerzálne paralógy. Ide o rodiny génov, ktoré sa nachádzajú v dvoch a viac kópiách takmer vo všetkých organizmoch, od baktérií po človeka. Také rozšírenie znamená jediné: ich zdvojenie nastalo ešte pred LUCA.
„História týchto univerzálnych paralógov je jedinou informáciou, ktorú kedy budeme mať o týchto najranejších bunkových líniách,“ hovorí Greg Fournier z MIT.
Tieto gény fungujú ako genetické fosílie. Nepoznáme bunky, ktoré existovali pred LUCA. Nemáme ich skameneliny, no ich stopy sa zachovali priamo v DNA dnešných organizmov.
Zaujímavé je, že všetky známe univerzálne paralógy súvisia s dvoma základnými vecami, výrobou proteínov a transportom molekúl cez bunkovú membránu.
Ribozóm, bunková továreň na proteíny, predstavuje pravdepodobne najstarší a najstabilnejší biologický „operačný systém“ na planéte. Bez neho by nevznikol žiadny enzým, žiadna štruktúra, žiadna bunka.
Univerzálne paralógy v tejto oblasti fungujú ako „ovládače“ pre tento systém. Ich skoré zdvojenie naznačuje, že život si prešiel fázou intenzívneho testovania základných funkcií ešte pred LUCA. Dá sa povedať, že prebehla evolučná „beta verzia“, počas ktorej sa ladili mechanizmy výroby proteínov a práce s membránou.
V jednom experimente vedci rekonštruovali prastarú podobu proteínu z takejto rodiny. Táto jednoduchšia verzia sa dokázala naviazať na bunkovú membránu a spolupracovať s mechanizmom tvorby bielkovín. To naznačuje, že už veľmi skoré bunky disponovali funkčným systémom na zabudovanie proteínov do svojich obalov.
„Sledovaním univerzálnych paralógov dokážeme prepojiť najranejšie kroky života na Zemi s nástrojmi modernej vedy,“ hovorí Betül Kaçar.
Čo ostatné línie?
Výskum zároveň otvára zaujímavú možnosť. Pred LUCA nemusila existovať len jedna línia života. Mohlo vzniknúť viacero typov ranných buniek s odlišnými genetickými systémami.
Len jedna línia však niesla kombináciu paralógov pre efektívnu výrobu proteínov a stabilnú prácu s membránou. Táto línia získala náskok a postupne prevládla nad ostatnými. Ostatné experimenty prírody mohli zaniknúť bez stopy.
Ak to tak bolo, ty aj všetky baktérie v tvojom tele si potomkami víťaza tohto prvého globálneho biologického súboja. Nie preto, že bol „dokonalý“, ale preto, že fungoval o niečo lepšie než konkurencia.
LUCA už nepredstavoval primitívnu chemickú polievku. Išlo o pomerne pokročilý systém s membránou, DNA a stabilnou výrobou proteínov. Univerzálne paralógy ukazujú, že ešte pred ním prebehla dynamická fáza evolučných experimentov.
Nejde o definitívnu odpoveď na otázku vzniku života. Ide o nový spôsob, ako čítať najstaršie kapitoly dejín planéty, priamo z génov, ktoré nosíš v každej bunke. A tie môžu prezradiť viac, než sa ešte nedávno zdalo možné.
