Этот последний универсальный общий предок, которого биологи ласково прозвали LUCA, не так уж сильно отличался от довольно сложных бактерий, живущих сегодня, — и он жил в экосистеме, кишащей другими видами жизни и вирусами.
«Что действительно интересно, так это то, что очевидно, что бактерии обладали ранней иммунной системой, показывая, что даже 4,2 миллиарда лет назад наш предок участвовал в гонке вооружений с вирусами», — сказал в своем заявлении Давиде Пизани, исследователь геномики из Бристольского университета (Великобритания) и соавтор нового исследования.
Вся клеточная жизнь на Земле имеет некоторые общие черты: В них используются одни и те же белковые строительные блоки, для питания клеток используется одна и та же энергетическая валюта(АТФ), а для хранения информации все клетки используют ДНК. Эти общие черты вряд ли могут быть случайным совпадением; все они указывают на то, что жизнь, которую мы знаем сегодня, возникла из одного источника.
До этого исследования ученые предполагали, что LUCA жили 3,9 миллиарда лет назад. Однако точная датировка генетических событий, произошедших так давно, представляет собой сложную задачу.
В новом исследовании, опубликованном 12 июля в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые попытались более точно определить происхождение LUCA. Команда сравнила все гены 700 видов бактерий и архей (микроорганизмов, похожих на бактерии и часто обитающих в экстремальных условиях). Они выбрали организмы из этих областей, поскольку считается, что они являются самыми древними формами жизни, а эукариоты возникли в результате объединения обоих типов клеток. Затем исследователи подсчитали мутации, произошедшие со временем во всех геномах и внутри 57 генов, общих для всех 700 организмов, и, используя оценочные показатели мутаций, вычислили время существования LUCA.
Для оценки возраста были использованы окаменелости, содержащие следы древней жизни, например, останки микробных матов из Австралии возрастом 3,48 миллиарда лет. Древние окаменелости дали им представление об атмосферных условиях ранней Земли и позволили получить более низкую оценку того, когда LUCA могли выжить.
Таким образом, было установлено, что LUCA жил примерно 4,2 миллиарда лет назад.
«Мы не ожидали, что LUCA окажутся настолько древними, всего за сотни миллионов лет до образования Земли, — говорит соавтор исследования Сандра Альварес-Карретеро, научный сотрудник Калифорнийского университета в Великобритании. В то время, во время хадеана (4,6-4 миллиарда лет назад), Земля была негостеприимным местом, с горячими океанами и очень малым количеством кислорода в атмосфере«.
Кроме того, сортируя гены по их клеточным функциям, исследователи смогли кое-что сказать о том, как и где жил LUCA и чем питался. Их анализ не позволил точно определить место обитания LUCA, но позволяет предположить, что он, вероятно, жил в океанской среде, неглубоком гидротермальном источнике или горячем источнике. Кроме того, они обнаружили, что LUCA, вероятно, переносил экстремальные температуры и «дышал» без кислорода, полагаясь на отходы жизнедеятельности других обитателей его экосистемы.
Доказательством того, что LUCA был не одинок, служит реконструкция метаболических путей LUCA. Она позволяет предположить, что LUCA мог использовать для получения энергии органический материал, который уже был расщеплен другими микробами. Другим подтверждением служит неожиданный результат: LUCA уже была оснащена генами, которые помогали защищаться от инфекционных вирусов.
Тот факт, что LUCA уже тогда жила в процветающей экосистеме, имеет интересные последствия для жизни на других планетах, говорит старший автор исследования Филип Донохью, профессор палеобиологии из Бристольского университета.
«Это говорит о том, что жизнь может процветать на похожих на Землю биосферах в других частях Вселенной», — сказал Донохью.
