LUCA opět ožívá. Vědci znovuvytvořili nejstarší známý život na Zemi

- Příroda autor: Ladislav Loukota

Naše planeta byla mladá a ještě doutnala po posledním impaktu pozdního velkého bombardování, když kdesi v oceánech vznikl z anorganických chemických reakcí náš nejstarší společný předek - skutečně živá bytost. Tento hypotetický jednobuněčný organismus dnešní evoluční teorie nazývají Poslední univerzální společný předek alias LUCA (Last Universal CommonAncestor). Vědcům z univerzity v Groningenu se jej však nyní podařilo znovu přivést k životu.

Vědci znovuvytvořili LUCA pomocí E. coli. Ilustrační snímek

Vědci znovuvytvořili LUCA pomocí E. coli. Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Z moří nebo louží?

Hledání našeho nejstaršího předchůdce sahá již do počátků evoluční teorie k Charlesi Darwinovi - teprve naše současné chápání genetiky nám v tom však konečně dává skutečně efektivní nástroje. Šlo o bytosti vzniklé u hydrotermálních komínů na dně moří? Anebo spíše cosi, co se míchalo uvnitř "prvotní polévky" ve stojatých vodách na povrchu? Vzhledem k nedostatku jednoznačných fosilií jsme nad tím dlouho mohli jen spekulovat.

Jsou tomu však necelé dva roky, co studie Madeline C. Weissové a jejích kolegů určila jako nejpravděpodobnější formu organismu LUCA spíše první ze dvou možností. Stalo se tak, když tamní vědci určili množinu 355 nejstarších genů, které LUCA ke svému fungování potřebovala. Skrze jakousi formu genové historie napříč všemi známými organismy vědci zjistili, které nejzákladnější geny jsou obsaženy v DNA všech druhů. Vyšly jim tak ty, jenž musel ke svému přežití potřebovat právě společný předek veškerého života.

Technicky vzato nemusí LUCA nutně platit za nejstarší či první bytost planety – má k ní ale nejblíže, jak je to jen možné. "Pravděpodobnost, že LUCA byla současně první bytost, je malá," říká evoluční biolog Jan Kollár. "Sama mohla být jedním z mnoha a mnoha druhů organismů, které obývaly planetu. Ty mezi sebou soupeřily o zdroje a LUCA ten boj prostě vyhrála." Jiné genetické doklady o tom, jak vypadal nejstarší život, však nemáme

Genetickým historikům při analýze vyšlo, že LUCA byla anaerobní, živila se vodíkem a měla hodně ráda teplo. Prakticky veškerá biochemie pramenící z genů LUCA odpovídá podmínkám poblíž hydrotermálních průduchů na mořském dně, kde LUCA mohla získávat vzácné prvky a energii z vyvřelin namísto ze slunečního svitu. Teprve pozdější následovníci prvních organismů se tak zřejmě podívali do zbytku moří a na planetární povrch.

Tato studie LUCA je však - vzdor přesvědčivým argumentům - stále velmi teoretická a v dalším vývoji organismu a předávání genů zůstávalo mnoho neznámých. Tým vědců z Groningenu nyní proto genovou manipulací vytvořil svou vlastní variaci na LUCA.

Nečekané odhalení

Využili k tomu univerzálního "pokusného králíka" jednobuněčné biologie, bakterii E. coli, kterou pomocí genové manipulace "navrátili" do předpokládaného stavu, v něm se nacházela LUCA. Cílem studie bylo ověřit naše závěry pozdějšího rozdělení prokaryotních organismů (kam zřejmě patřila LUCA) do bakterií a archebakterií.

Mezi oběma typy organismů dnes panují jisté rozdíly, jejichž vznik by měla podporovat "správně" vypadající LUCA. "Hypotéza říká, že k rozštěpení původní evoluční linie společného předka došlo proto, že buňky s jednoduššími membránami měly evoluční výhodu oproti buňkám s původním pestřejším složením membrán," říká Kollár.

Když však holandští vědci E. coli vrátili do stavu, v jakém se nacházela LUCA, ke svému překvapení zjistili, že membrána buňky nijak nestabilní není. Ba naopak, to nejbližší, co dnes na Zemi první formě života máme, nemělo žádné výraznější problémy. Dva různé typy proteinů v membráně se sice podepsaly na odlišném vzhledu - upravená E. coli dosahuje protáhlejšího tvaru a její membrána je hrbolatá – i vědci sami však byli její robustností překvapeni.

"Zajímavým zjištěním holandských vědců je zejména to, že organismus, jehož buněčná membrána obsahuje bakteriální i archebakteriální lipidy, má reprodukční úspěšnost srovnatelnou se současnými bakteriemi a archebakteriemi," dodává Kollár. Vzhledem k odolnosti organismu je tak nepravděpodobné, že by hypotéza s membránou měla oporu v realitě.

Pro evoluční biologii to znamená jediné – návrat zpátky k "rýsovacím prknům". Rozdílné proteiny v membráně zjevně nemohly být hlavním důvodem rozdělení obou domén a bude tak třeba hledat jiné vysvětlení. Zároveň se v možnosti podobného genetického inženýrování otevírají nové šance pro "kontrolu" dosavadních evolučních tezí. U jednobuněčných organismů ještě dlouho (možná navždy) sice nejspíše zůstane, dinosaury neočekávejte - přesto nám i takové možnosti replikace vzhledu starých bakterií možná o životě ještě povědí mnoho nového.

Studie byla publikována v PLOS

Tagy: paleontologie genetika vznik života věda a poznání

Zdroje: vlastní