Klausimas "kaip tiksliai prasidėjo gyvenimas?" yra viena didžiausių šiuolaikinio mokslo paslapčių. Nors dauguma mokslininkų mano, kad visos gyvybės formos išsivystė iš bendro primityvaus senovės mikroorganizmo, detalės tuo ir baigiasi. Kokius genus turėjo ši gyvybės forma ir kur jis gyveno? Naujas tyrimas, paskelbtas „Nature Microbiology“, atskleidžia šio senovės organizmo kilmę ir vystymąsi.
- „Salik.biz“
Gyvenimo kilme besidomintys patyrę mokslininkai paprastai šią problemą sprendžia dviem skirtingais būdais. Vienas iš jų yra metodas „iš apačios į viršų“, kai bandoma įsivaizduoti, kaip seniai prasidėjo gyvenimas, ir tada laboratorijoje atkurti pagrindinius jo atsiradimo etapus. Alternatyvus metodas „iš viršaus į apačią“yra šiuolaikinių ląstelių analizė ir „pjaustymas“, siekiant jas supaprastinti ir išskaičiuoti pagrindinius ląstelių sudėtingumo raidos žingsnius.
Kompiuterių mokslininkai, kurie bando išspręsti šią problemą, išnaudoja didžiulį kiekį duomenų, kurie atsirado dėl revoliucijos - DNR sekos. Tai užplūdo mokslininkus informacija apie organizmų genomus, pradedant bakterijomis ir baigiant žmonėmis. Jie gali slėpti informaciją apie primityvių ląstelių - pirmųjų planetos ląstelių, naudojančių šiuolaikinį genetinį kodą - DNR sekas, kurios buvo perduotos per milijardus kartų.
„Paskutinis universalus protėvis“hipotetine prasme yra viena iš pirmųjų ląstelių, iš kurių kilo visa gyvybė Žemėje. Ryšys tarp šio protėvio ir šiuolaikinių organizmų dažnai vaizduojamas kaip evoliucijos medžiai, kurių pirmieji žinomi pavyzdžiai datuojami Charlesu Darwinu.
DNR sekos nustatymas suteikia puikų ir labai kiekybinį genetinės jungties pobūdį, persmelkiantį visą biologiją. Beveik visi planetos organizmai naudoja tą patį keturių bazių A, C, G ir T kodą. Todėl iš principo jis gali būti naudojamas statant viso gyvenimo evoliucinius medžius. Mes žinome, kad tam tikri genai egzistavo ląstelinio gyvenimo aušroje ir buvo paveldimi visų vėlesnių gyvybės formų. Pavyzdžiui, per keturis milijardus metų vienos mažos 16S rRNR geno kopijos palaipsniui pasikeitė per atsitiktines mutacijas atskirose giminystės dalyse, kurios lėmė skirtingas gyvybės formas. Darytina išvada, kad kiekvienas iš jų turi būdingą seką, kuri bus panaši naujai išsivysčiusiuose organizmuose, tačiau vis daugiau ir daugiau skiriasi genealogijomis.kuris anksčiau pasirodė evoliucijos segmente.
Pirmosios šių „universaliųjų“DNR sekų analizės, atliktos maždaug prieš 30 metų, lėmė reikšmingus pokyčius vertinant gyvybės Žemėje įvairovę, ypač vienaląsčių organizmų, neturinčių branduolių (prokariotų), įvairovę. Jie taip pat išskyrė visiškai naują prokariotinio gyvenimo sritį, kuri dabar vadinama archaea.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Bandymus sukurti tikrai universalius medžius, kurie nulems visų šiuolaikinių ląstelių kilmę iš paskutiniųjų jų visuotinių protėvių, apribojo daugybė techninių problemų. Viena problema yra daugybė grupių, kurios nuo pat gyvenimo pradžios atsiskyrė viena nuo kitos. Be to, bakterijos taip pat gali keistis genais tarpusavyje, todėl sunku nustatyti jų kilmę.
Vandenilio valgytojai?
Naujajame tyrime tyrėjai pasitelkė protingą, pažangiausią metodą, kad organizuotų sekamus prokariotinius genus į šeimas. Tada jie ieškojo panašumų ir modelių visose bakterijų grupėse ir rado nedidelį genų, esančių tiek archajoje, tiek bakterijose, rinkinį. Mokslininkai sugebėjo parodyti, kad šie genai greičiausiai buvo paveldėti tiesiogiai iš bendro protėvio ir nebuvo gauti mainų būdu.
Šis rezultatas yra reikšmingas, nes jis identifikuoja specifines bakterijų (klostridijų) ir archajų (metanogenų) grupes, pernešančias ankstyvas šių genų versijas, ir rodo, kad jos yra labai senovės ir gali būti panašios į pačius pirmuosius organizmus, kurie lėmė atskirų bakterijų rūšių atsiradimą ir archaja.
Dar svarbiau, kad išgyvenusių genų prigimtis pasakoja nuostabią istoriją apie aplinką, kurioje gyveno paskutinis jų protėvis, įskaitant tai, kaip jis gavo energiją. Tyrimai rodo, kad šių organizmų apgyvendintas pasaulis prieš keturis milijardus metų labai skyrėsi nuo mūsų. Jame nebuvo deguonies, bet jei tikite genais, dažnas protėvis energiją gaudavo iš vandenilio, kurį, matyt, gamino žemės plutos geocheminis aktyvumas. „Inertinės“dujos, įskaitant anglies dioksidą ir azotą, buvo pagrindiniai elementai gaminant visas korines struktūras. Geležies buvo gausu, o deguonies trūkumas nepavertė jos netirpstančiomis rūdimis, todėl šis elementas buvo naudojamas fermentų pirmoje ląstelėje. Manoma, kad keli iš genų prisitaikė prie aukštos temperatūros,kas rodo kitaip: organizmai vystėsi hidroterminėje aplinkoje - panašiai kaip šiuolaikinės hidroterminės angos ar karštosios versmės, kuriose bakterijos vis dar gyvena su malonumu.
Deja, neturėdami laiko mašinos, mes negalime tiesiogiai patikrinti šių rezultatų. Tačiau tokia informacija labai domina, ypač mokslininkams, kurie bando atkurti primityvaus gyvenimo formas. Baisu manyti, kad pirmieji mūsų protėviai (patys pirmieji) apsieidavo be deguonies.
Ilja Khel