Sciencemag.cz
Doporučujeme
Stopování genů k jejich společnému počátku vede k závěru, že poslední společný předek všeho živého pobýval někde v hlubinách u podmořských vývěrů a živil se vodíkem.
Poslední společný předek veškerého pozemského života LUCA (last universal common ancestor) byla, jak předpokládáme, nejspíš něco jako dnešní archea, žila v bezkyslíkatém prostředí a neprováděla fotosyntézu. Nevíme přesně, kdy tento organismus žil, odhady se liší od 4 do 2 miliard let. Není důvod, proč by LUCA měla být prvním živým organismem, nicméně protože se od ní odvozují i všechny současné fotosyntetizující organismy, měli bychom ji asi datovat někam blízko k počátkům života nebo alespoň fotosyntézy (život existuje na Zemi minimálně 3,7 miliardy let, i když i zde se samozřejmě odhady liší a datum se může různě posouvat dál do minulosti).
Keith Cooper a jeho kolegové nyní shrnuli studie na téma, jakou LUCA asi měla genetickou výbavu. Všechny dnes žijící organismy sdílejí cca 30 genů, ty tedy měla téměř jistě i LUCA. To by k životu sotva stačilo – však i pokusy o přípravu bakterií s „minimálním genomem“ (schopných života pouze ve speciálním laboratorním prostředí) počítají s minimálně 100 geny. Mycoplasma genitalium, v tomto ohledu jeden z nejjednodušších organismů, má genů asi 500.
Druhý nástřel: vezmeme si geny, které jsou přítomné u alespoň jednoho druhu jak u bakterií, tak u archea. To by mohl být celkem spolehlivý identifikátor jejich společného původu, nicméně zde je třeba přihlédnout k horizontálnímu přenosu genů. Mikroorganismy si mění genetický materiál jak samy mezi sebou (i mezidruhově), tak jej mezi nimi mohou přenášet viry. Ostatně výše popsaný postup nám dá sadu asi 11 000 genů, což je samozřejmě strašně moc (další srovnání: Escherichia coli jich má asi 4 200).
William Martin a jeho kolegové Heinrich Heine University v Düsseldorfu metodiku upravili. Za společné pokládají pouze geny, které najdeme nezávisle na sobě alespoň u 2 skupin archea i bakterií (poznámka: ještě se snad nějak posuzuje, zda příslušné geny mají tendenci se horizontálně přenášet a zda jsou ony skupiny, v nichž je najdeme, dostatečně primitivní). Výsledek: 355 genů. Problém je ovšem v tom, že mezi nimi chybějí dost důležité geny pro syntézu proteinů a nukleotidů, nedařilo by se s nich (podle autorů studie) sestavit ani ribozom. Buď prostě LUCA tyto geny ve skutečnosti měla, nebo fungovala v prostředí, které jí potřebné látky poskytovalo (syntetizovalo samo).
Zajímavé ale je, co nám tyto geny (bez ohledu na to, zda jde o kompletní sadu) říkají o tom, jak náš prapředek žil: živil se molekulárním vodíkem, tj. obýval prostředí u hydrotermálních průduchů/vývěrů příslušného typu. Měl gen pro enzym reverzní gyráza, který využívají extremofilní organismy v horkém prostředí (chrání při vysokých teplotách DNA před denaturací). Pro fixaci uhlíku organismus používal metabolickou dráhu Wood-Ljungdahl, tedy redukci oxidu uhličitého vodíkem; vzniká přitom oxid uhelnatý a kyselina mravenčí, která se dále zpracovává do složitějších organických látek. Reakci katalyzuje mj. acetylkoenzyA. LUCA nejspíš žila v alkalickém prostředí (podle toho se někdy hovoří o kyselých černých a zásaditých bílých kuřácích, druhé z prostředí se pro vznik života někdy pokládá za nadějnější). Nijak nepotřebovala viditelné světlo, čili organismu by se mohlo dařit i na dnech podzemních oceánů jiných těles sluneční soustavy.
Kromě metanogenů jsou ze současných organismů LUCA nejpodobnější asi clostridie (ze skupiny bakterií).
Madeline C. Weiss et al. The physiology and habitat of the last universal common ancestor, Nature Microbiology (2016). DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.116
Laura Eme et al. Archaea and the origin of eukaryotes, Nature Reviews Microbiology (2017). DOI: 10.1038/nrmicro.2017.133
Zdroj: NASA Astrobiology Magazine, Phys.org a další
