Štai iš ko prasidėjo visa gyvybė Žemėje: surastas bendras gyvybės protėvis buvo tik pusiau gyvas (Video)

„Buvome labai nustebę, kad radome jų tiek daug,“ sako tyrimui vadovavęsWilliam Martin iš Dusseldorfo universiteto Vokietijoje. Atradimas remia prielaidą, kad paskutinysis universalus bendras protėvis (Last Universal Common Ancestor – LUCA) tūnojo hidroterminėse versmėse, kur iš jūros dugno veržėsi karštas vanduo, prisotintas vandeniliu, anglies dvideginiu ir mineralais.

„Tai puikiai atitinka hidroterminių versmių teoriją,“ sako Martinas. Jis apibūdina LUCA kai pusiau gyvą, kadangi daugumą savo egzistavimui būtinų cheminių medžiagų gaudavo iš versmėse vykstančių abiotinių reakcijųjų.

LUCA atsirado prieš ~3,8 milijardus metų ir davė pradžią dviems rūšims paprastų ląstelių: bakterijų ir archėjų (žr. pav. žemiau). Ankstesniais tyrimais, kuriais ieškota genų, bendrų praktiškai visoms dabar gyvenančioms ląstelėms, rasta apie 100 genų, kuriuos turėjo ir LUCA.

Tai rodo, ką bendro turėjo LUCA su dabartinėmis ląstelėmis, bet iš tiesų norime sužinoti, kuo jos skyrėsi, pažymėjo Martinas. Taigi, jo grupė išanalizavo 1800 bakterijų 130 archėjų genomus, ieškodama genų, kurie buvo seniausi, nors nebūtinai bendri.

Tarp 355 rastų yra ir bendrų genų, tarkime, keletas, susijusių su genetinio kodo skaitymu. Bet kiti genai liudija visiškai kitokį gyvenimo būdą.

Praktiškai visos gyvos ląstelės pumpuoja jonus per membraną, taip kurdamos elektrocheminį gradientą, kurį paskui panaudoja, gamindamos energijos molekules – ATP. Martino rezultatai rezultatai rodo, kad LUCA tokio gradiento kurti negalėjo, tačiau ATP gamybai galėjo naudoti jau esantį.

Tai puikiai atitinka idėją, kad pirmoji gyvybė energiją gaudavo iš natūralaus gradiento, atsirandančio tarp versmės ir jūros vandens, tad niekur trauktis nuo versmių negalėjo. Tik vėliau išsivystė gebėjimas kurti gradientus, leidęs gyvybei atsitraukti nuo versmių bent du kartus – vieną kartą radosi pirmieji archėjai, kitą – bakterijos.

Sukamos durys

LUCA turėjo geną, koduojantį „sukamų durų“ baltymą, galintį perkelti vandenilio ir natrio jonus per šį gradientą. Ankstesni Martino ir Nick iš UCL tyrimai parodė, kad toks baltymas būtų buvęs būtinas natūralaus versmių gradiento išnaudojimui.

Martinas nerado vieno dalyko – genų, susijusio su aminorūgščių, statybinių baltymų blokų, gamyba. Gali būti, kad LUCA priklausė nuo spontaniškai sukuriamų aminorūgščių versmėse, sako jis.

Peter Gogarten iš Connecticuto universiteto Storrse, tyrinėjantis ankstyvąją gyvyės evoliuciją, mano, kad Martino atradimai tvirti. „Labai tikėtina, kad daugelį identifikuotų genų turėjo ir LUCA,“ sako jis.

Tačiau sunku atskirti išties senus genus ir tuos genus, kurie tik atrodo senoviniai dėl to, kad bakterijos ir archėjai jais apsimainė. Martino komanda šiuos apkeistuosius genus atmetė, ir galėjo nepastebėti kai kuriuos genus, kuriuos LUCA turėjo, galbūt ir susijsusius su aminorūgščių sinteze.

Yra daug konkuruojančių pirmosios gyvybės radimosi teorijų, bet hidroterminių versmių teorija lyderiavo netgi iki naujų atradimų, kadangi ji pateikia detalų scenarijų, paaiškinantį daugelį esminių gyvybės bruožų.

Tačiau, kad ir kokia tikėtina ji atrodo, niekada nebus įmanoma įrodyti, kad ji teisinga, sako Martinas.

Žurnalo nuoroda: Nature Microbiology, DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.116

Michael Le Page
New Scientist 2016-07-25