Jak vypadal prapředek dnešních organismů?

- Příroda autor: Jan Toman

Všechny organismy, které kdy spatřily povrch Země, mají jednoho společného předka. Ač se nám to může zdát neuvěřitelné, živočichové, rostliny, houby, prvoci i bakterie náleží do jediného evolučního stromu, jehož počátky se ztrácí kdesi v kalných mořích před 3,5 miliardami let. 

Počátky života na Zemi nejspíš nebyly poklidné. Ilustrační snímek

Počátky života na Zemi nejspíš nebyly poklidné. Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Mnohobuněčné organismy a prvoci sdílí složitou stavbu buňky, která vznikla spojením dvou mikrobů – předka buňky samotné a předchůdce "buněčné elektrárny" mitochondrie. Předek mitochondrie přitom náležel mezi klasické bakterie, předek buňky mezi podobnou, ale bakteriím nepříliš příbuznou skupinu zvanou archea.

Není tak příliš těžké si v hrubých rysech představit společného předka dnešních organismů. Pokud nejsme přívrženci některých opravdu exotických teorií o původu života, muselo se jednat o jednoduchý jednobuněčný organismus podobný bakteriím a archeím.

Jaké měl ale konkrétní vlastnosti? A můžeme se studiem dnešních mikrobů dozvědět něco o prostředí, které obýval?

Co se týče vzhledu a fungování mikrobiálních organismů, ty dnešní jsou tak různorodé, jak jen mohou být. Navíc není zcela jasné, jaké jejich skupiny se od pomyslného stromu života oddělily dříve a jaké později. Jak si ale uvědomil tým německých vědců, mnohé nám o raných stádiích života může napovědět srovnání genů rozšířených jak mezi bakteriemi, tak mezi archea.

V posledních letech se díky výkonným molekulárně-biologickým technikám neobyčejně rozšířily naše znalosti mikrobiálních genomů a cesta k jejich srovnání je tak otevřená. Jediným zádrhelem je, že geny, například přičiněním virů, ale i dalších procesů, nezřídka "přeskakují" mezi různými evolučními liniemi.

Místo, odkud pochází život

Výzkumníci se proto zaměřili jen na geny, které se u bakterií i archeí vyskytovaly nejméně dvakrát a jejichž historie odpovídala větvení evolučního stromu. Právě takové se s velkou pravděpodobností vyskytovaly u společného předka všech dnešních organismů.

Teorií, v jakém prostředí se tento předek mohl vyvinout, je přitom nepočítaně. Už Charles Darwin uvažoval o mělkém jezírku plném rozpuštěných živin. Další učenci zvažovali prostředí vysychající, částečně zamrzlá, nebo přímo povrchy hornin.

Objevily se dokonce teorie, které počátky života umisťovaly na pláže poseté zrnky radioaktivních kovů, vysoko do atmosféry či přímo do vesmíru. Realističtější jsou ale hypotézy, které původ života umisťují k hlubokomořským vývěrům horkých vod, potažmo do zemské kůry pod nimi.

Poznatky německých biologů vycházející ze 134 archeálních a téměř dvou tisícovek bakteriálních genomů nasvědčují nejvíce poslední možnosti. Takřka všechny vytipované geny byly uzpůsobené k fungování v bezkyslíkatém prostředí. Není se čemu divit – kyslík dodaly organismy do zemské atmosféry až o dlouhé miliardy let později.

Některé z těchto genů jsou typické pro organismy horkých prostředí. S tím souvisí i přítomnost enzymů s kovovými jádry obsahujícími železo, síru, nikl a selen. Všechny tyto kovy se vyskytují ve značné koncentraci poblíž vývěrů horkých vod.

K životu náš společný předek zřejmě potřeboval vodík, dusík a oxid uhličitý – kombinaci, která opět ukazuje na hlubokomořské kuřáky. V tomto prostředí se zřejmě vyvinul i genetický kód, neboť náš předek ovládal úpravy genetického materiálu úzce související s látkami vyskytujícími se u vývěrů.

Nelze samozřejmě vyloučit, že se molekulárně-biologická analýza v některých klíčových ohledech mýlí. K přeskokům genů například dochází opakovaně a v některých případech mohou "mimikovat" svůj původ ze společného předka. Celkově se ale tato možnost nezdá moc pravděpodobná. Nejnovější poznatky navíc souhlasí s dalšími hromadícími se důkazy.

Společný předek všech dnešních organismů tedy pravděpodobně obýval prostředí u hlubokomořských kuřáků, nebo horkou vodu proudící zemskou kůrou. Na druhou stranu to nutně nemusí být prostředí, kde život původně vznikl. Zvolená metoda nám může poodhalit jen společného předka všech dnes žijících organismů, nikoli jeho předchůdce.

Tagy: zvířata a příroda mikrobiologie

Zdroje: Vlastní