Kakšen je bil zadnji skupni prednik

DNK v vseh danes živečih organizmih ima veliko podobnosti, kar kaže, da smo se vsi razvili iz skupnega prednika. Raziskovalci že leta iščejo zadnjega univerzalnega skupnega prednika in nedavna raziskava, objavljena v reviji Nature, je prinesla nekatere presenetljive ugotovitve.

Zadnji univerzalni skupni prednik vseh živih organizmov (angl. last universal common ancestor ali LUCA) je bil anaerobni mikrob, ki je živel pred 4,2 milijarde leti, imel je dokaj velik genom, ki je lahko kodiral približno 2600 proteinov, »jedel« je vodik in ogljikov dioksid, imel je tudi že zametke imunskega sistema. Čeprav se včasih zdi, da je Luca živel v izolaciji, raziskovalci sklepajo, da je bil del ekološkega sistema, so zapisali v članku.

Študija ne razkriva, kdaj je na Zemlji vzniknilo življenje in kako, kaže pa, da se je kompleksni celični organizem razvil le nekaj sto milijonov let po nastanku našega planeta, ki je star približno 4,5 milijarde let, so poudarili v članku na spletni strani revije Science.

»K sodelovanju smo pritegnili strokovnjake iz različnih vej znanosti, da bi prišli do celovitega razumevanja, kdaj je zadnji skupni prednik živel in kakšen je bil,« je za revijo New Scientist dejal Philip Donoghue, eden od avtorjev članka z Univerze v Bristolu. Starost in druge lastnosti organizma so določili s primerjavo genomov približno 350 bakterij in 350 vrst arhej, v katerih so iskali skupne značilnosti in ugotavljali, katere so se pojavile prve. To je zahtevno modeliranje, saj so se geni izgubljali in spreminjali. Z oblikovanjem družinskih dreves, v katerih so razvrstili, kateri organizmi so se najverjetneje razvili iz drugih, in s sledenjem genetskih sprememb lahko približno ocenijo, kdaj sta se dve sosednji veji na drevesu razšli, in tako določijo starost njunega skupnega prednika. »Evolucijska zgodovina genov je zapletena zaradi njihove izmenjave med linijami. Uporabiti smo morali kompleksne modele, da smo uskladili zgodovino genov z genealogijo vrst,« je pojasnil Edmund Moody z bristolske univerze, glavni avtor študije. »Pokazalo se je, da smo izšli iz organizma, ki ni bil tako preprost, kot so mnogi trdili v preteklosti,« je dodal Donoghue.

To seveda ni prvi poskus identifikacije zadnjega skupnega prednika. Do zdaj je denimo veliko študij obstoj zadnjega skupnega prednika pripisovalo obdobju pred približno 3,8 milijarde leti, to je po poznem intenzivnem bombardiranju Zemlje z asteoridi. Leta 2016 so raziskovalci pod vodstvom Williama Martina, evolucijskega biologa z univerze Heinricha Heineja v Düsseldorfu, uporabili soroden pristop, primerjavo znanih genomov mikrobov, in prav tako ugotovili, da je bil zadnji prednik verjetno anaerob, torej je živel v okolju brez kisika, ki je imel rad toploto in vodik. Ta kombinacija je nakazovala, da je morda živel v bližini globokomorskih podvodnih vulkanov. Ni pa Martinova skupina določala starosti tega mikroba.

Moodyjeva ekipa je med drugim našla dokaze, da je imel organizem gen, ki bi ga lahko zaščitil pred ultravijolično svetlobo, kar nakazuje, da je mikrob morda živel v površinskih vodah, kjer bi lahko ogljikov dioksid in vodik ujel iz ozračja. Podobno kot Martinova je tudi Moodyjeva skupina našla podpis encima, ki ga običajno najdejo v termofilih, zato se strinjajo, da bi organizem lahko uspeval v okolici globokomorskih vrelcev.

Ena najzanimivejših ugotovitev pa je, da je imel naš skupni prednik najverjetneje 19 genov CRISPR-Cas9 – to je mehanizem, s katerim se bakterije borijo proti virusom in tujim DNK. »Naš zadnji skupni prednik je imel zgodnji imunski sistem kot način izogibanja virusom,« meni Moody.

Patrick Forterre s Pasteurjevega inštituta v Parizu, ki je skoval besedno zvezo zadnji univerzalni skupni prednik, se strinja, da ta organizem ni živel izolirano, dvomi pa, da je njegova predvidena starost pravilna. »Trditev, da je ta organizem živel pred poznim močnim bombardiranjem pred 3,9 milijarde leti, je zame popolnoma nerealna. Prepričan sem, da ima njihova strategija za določanje starosti nekaj pomanjkljivosti,« je dejal za New Scientist.