Знакомьтесь: LUCA — клетка возрастом 4,2 миллиарда лет!

Новая научная работа утверждает: абсолютно все живое, обитающее в данный момент на планете, ведет свое происхождение от одной-единственной клетки. Прародительница, которую учёные ласково прозвали LUCA (англ. last universal common ancestor), жила примерно 4,2 миллиарда лет назад. Получается, что жизнь уже существовала всего через несколько сот миллионов лет после того, как образовалась Земля.

Адам и Ева в одном лице

Биологи говорят, что на данный момент LUCA — наш последний универсальный общий предок, своего рода Адам и Ева в одном флаконе. К слову сказать, предок был очень похож на достаточно сложные бактерии, которые живут и сейчас. При этом LUCA вовсе не являлся единоличным жителем планеты, вокруг него буквально кишели вирусы, бактерии и другие виды жизни.


— Давиде Пизани, один из авторов исследования, генетик Бристольского университета (Великобритания).

Следует отметить: ученые давно подозревали, что все мы происходим от единственного предка. На такую мысль наталкивает тот факт, что клетки на планете имеют характерные ключевые особенности. Во-первых, строительные белковые блоки одни и те же. Во-вторых, для получения энергии все без исключения клетки используют расщепление АТФ (аденозинтрифосфат). Ну, а в-третьих, главная информация у всех живых существ хранится исключительно в ДНК.

Совпадение? Не думаю. Вышеперечисленные факты упрямо указывают на то, что существующие ныне формы жизни имели общую точку отсчета.

Оказался значительно старше

До публикации данного исследования считалось, что LUCA жил примерно 3,9 миллиарда лет назад. Как говорят сами генетики, крайне сложно датировать событие, которое случилось столь давно.

Однако в новой научной работе, которая была опубликована 12 июля 2024 года в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые постарались максимально точно вычислить возраст первой общей клетки на планете. Для этого генетикам и биологам пришлось провести сравнительный анализ генома всех существующих видов бактерий и архей — микробов, которые похожи на бактерий и обычно обитают в чрезвычайно экстремальных условиях. Список собрался крайне солидный — 700 пунктов.

Вышеназванные живые организмы были выбраны не случайно. Они являются самыми древними формами жизни, а последующие эукариоты, в чьих клетках появились ядра, возникли уже от полного слияния двух типов клеток. Причем цитоплазма образовалась от бактерий, а ядро — от археев.



После исследователи подсчитали число мутаций, которые произошли в ДНК за все это время в целом и 57 генах, являющихся общими для всех 700 исследуемых организмов. Для максимально точной оценки времени жизни LUCA ученые использовали расчеты частоты мутаций.

Кроме того, в вычислениях возраста научная команда задействовала окаменелости, содержащие следы древней жизни. В частности, использовались остатки бактериальных матов из Австралии, чей возраст составлял 3,4 миллиарда лет.



В итоге стало известно, что последний универсальный общий предок жил примерно 4,2 миллиарда лет тому назад.

А жизнь-то процветала!

Ученые не предполагали, что LUCA окажется настолько древним и будет жить уже за несколько сот миллионов лет после образования планеты. Им это показалось удивительным, ведь в Хадеане, эпохе, существовавшей 4—4,6 миллиарда лет назад, Земля была абсолютно негостеприимным для жизни местом. В океанах кипела вода, а кислорода в атмосфере было очень-очень немного.



Сортировка генов по их клеточным функциям дала исследователям дополнительную и очень интересную информацию. К примеру, стало понятно, в какой обстановке жил LUCA и чем он, в конце концов, питался. Естественно, точное местожительство клетки-прародителя установить не удалось, но исследователи с большей долей вероятности предполагают, что LUCA мог обитать в океане, легко переносил очень высокие температуры и «дышал», не используя кислород. Скорее всего, древняя клетка использовала для дыхания продукты метаболизма других организмов, которые жили неподалеку.

Реконструкция метаболизма LUCA стала дополнительным доказательством того, что клетка была совсем не одинока. По всей видимости, она применяла для жизни органический материал, который был уже переработан другими микробами.

Другое подтверждение того, что вокруг LUCA было полно живых существ, — наличие в ДНК клетки генов, которые помогали держать защиту против инфекционных вирусов.

А то, что вокруг LUCA вовсю процветала развитая экосистема, несмотря на жуткие условия вокруг, говорит о большой возможности существования жизни на других планетах.


— Филип Донохью, профессор палеобиологии Бристольского университета.