Kada se govori o nastanku života na Zemlji, nauka se decenijama oslanjala na pojam posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka, takozvane LUCA-e, organizma od kojeg potiču sva današnja živa bića.
Međutim, nova naučna analiza sugerira da priča seže još dublje u prošlost. Prema istraživačima iz Sjedinjenih Američkih Država, dio gena koje je nosio taj drevni organizam zapravo je mnogo stariji od njega samog.
Riječ je o genima čije se porijeklo proteže u gotovo nedokučivu fazu rane evolucije Zemlje, u vrijeme prije oko 4,2 milijarde godina, kada su se tek postavljali temelji onoga što danas nazivamo životom.
Geni stariji od LUCA-e: evolucijska zagonetka
„Iako je posljednji univerzalni zajednički predak najstariji organizam koji možemo proučavati pomoću evolucijskih metoda, neki od gena u njegovom genomu bili su znatno stariji“, objašnjava biolog Aaron Goldman s Oberlin Collegea u SAD-u.
Goldman je autor naučnog rada zajedno s Gregom Fournierom s MIT-a i Betül Kaçar s Univerziteta Wisconsin–Madison. Njihov cilj je usmjeriti pažnju naučne zajednice na takozvane univerzalne paraloge, drevne duplicirane genske porodice koje se pojavljuju u svim granama života: kod životinja, biljaka, gljiva i bakterija.
Univerzalni paralozi: rijetki genetski fosili
Univerzalni paralozi su izuzetno rijetki geni koji su se duplicirali prije nego što su se glavne linije života razdvojile. Upravo zbog toga naučnicima pružaju jedinstven uvid u period koji prethodi LUCA-i.
Ako LUCA predstavlja deblo genetskog stabla života, tada organizmi koji su nosili te duplicirane gene čine njegove duboko zakopane korijene, jednostanične oblike života koji su postavili temelje svemu što danas postoji.
„Praćenjem univerzalnih paraloga možemo povezati najranije korake života na Zemlji s alatima moderne nauke“, ističe Betül Kaçar. „Oni nam omogućavaju da neka od najdubljih nepoznanica biologije pretvorimo u hipoteze koje se mogu testirati.“
Gubitak genetske prošlosti kroz evoluciju
Naučnici upozoravaju da danas poznajemo samo mali broj univerzalnih paralognih proteinskih porodica. Međutim, to ne znači da ih u LUCA-inom proteomu nije bilo mnogo više.
Tokom milijardi godina evolucije, brojni paralozi su izgubljeni zbog genetske divergencije, evolucijskih promjena ili horizontalnog prijenosa gena, procesa u kojem bakterije međusobno razmjenjuju genetski materijal. Time su mnogi tragovi najranijeg života nepovratno izbrisani.
„Vjerovatno je da se većina proteinskih porodica prisutnih u LUCA-i danas ne može otkriti filogenetskim analizama“, navode autori.
Najstariji molekularni sistemi života
Uprkos tim ograničenjima, ono što je sačuvano ima ogromnu naučnu vrijednost. Neki univerzalni paralozi povezani su s genetskom translacijom, procesom kojim se genetska informacija pretvara u proteine, za koji autori smatraju da je vjerovatno najstariji molekularni sistem očuvan u živom svijetu.
Posebno se ističu enzimi poznati kao aminoacil-tRNA sintetaze. Ovi enzimi povezuju odgovarajuće aminokiseline s transfernom RNA, što je ključni korak u stvaranju proteina. Nedavna istraživanja pokazuju da su njihovi preci postojali još prije LUCA-e.
Šta to znači za razumijevanje nastanka života?
Ova otkrića sugeriraju da su rani oblici života koristili aminokiseline u genetski kodiranim proteinima i prije nego što se razvio današnji, standardizirani genetski kod.
„Sve ukazuje na to da je prijelaz ka modernom genetskom kodu prije LUCA-e bio složen evolucijski proces koji je uključivao više mehanizama, uključujući koevoluciju s putevima biosinteze aminokiselina“, zaključuju autori.
Kako naglašava Greg Fournier, historija univerzalnih paraloga možda je jedini preostali trag najranijih ćelijskih loza: „To je jedina informacija koju ćemo ikada imati o tim prvim oblicima života i zato iz nje moramo izvući maksimum.“
Izvor i naučna potvrda
Rad koji donosi ove uvide objavljen je u uglednom naučnom časopisu Cell Genomics, a temelji se na savremenim metodama rekonstrukcije drevnih genetskih sekvenci i evolucijskih analiza.