LUCA: Ποιος ήταν ο τελευταίος κοινός πρόγονος όλων των ειδών στη Γη;

Από τα βακτήρια μέχρι τις αράχνες και τους μυρμηγκοφάγους, όλοι οι οργανισμοί στη Γη φέρουν εντυπωσιακές ομοιότητες στο DNA τους, ομοιότητες που οδηγούν στο συμπέρασμα πως όλοι καταγόμαστε από ένα μακρινό προγονικό είδος, τη ρίζα του «δέντρου της ζωής».

Οι εξελικτικοί βιολόγοι το ονομάζουν LUCA (Last Common Universal Ancestor, ή Τελευταίος Κοινός Οικουμενικός Πρόγονος σε ελεύθερη απόδοση).

Σύμφωνα με την τελευταία μελέτη, ο LUCA ήταν ένα μικρόβιο που έζησε πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια, νωρίτερα σε σχέση με προηγούμενες εκτιμήσεις, μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αφότου η πυρωμένη επιφάνεια της νεαρής Γης άρχισε να στερεοποιείται.

Ένα βακτήριο που τρεφόταν με υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα και ίσως ζούσε σε ηλιόλουστα ρηχά νερά, λένε οι ερευνητές που υπογράφουν τη μελέτη στο Nature Ecology and Evolution.

Η γενεαλογία της ζωής

Σήμερα, όλοι οι βασικοί κλάδοι του εξελικτικού δέντρου φέρουν κοινά γονίδια, με διαφορετική όμως βερσιόν σε κάθε παρακλάδι. Δυνητικά, τα γονίδια αυτά είναι παραλλαγές που προέκυψαν από την εξέλιξη των προγονικών γονιδίων του LUCA.

Κι αυτό σημαίνει πως, αν μετρήσουμε τον ρυθμό εμφάνισης μεταλλάξεων σε κάθε παρακλάδι, μπορούμε να υπολογίσουμε χονδρικά πότε έζησε ο τελευταίος κοινός πρόγονος. Στην πράξη δεν είναι τόσο απλό, καθώς οι ερευνητές χρειάστηκε να λάβουν υπόψη περιπτώσεις στις οποίες κάποια γονίδια χάθηκαν και επανεμφανίστηκαν ή ανταλλάχθηκαν μεταξύ ειδών.

«Χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουμε σύνθετα εξελικτικά μοντέλα για να συμφιλιώσουμε τις εξελικτικές ιστορίες των γονιδίων με τη γενεαλογία των ειδών» δήλωσε ο Έντμουντ Μούντι του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ. επικεφαλής της μελέτης.

Οι τελικοί υπολογισμοί υποδεικνύουν πάντως ότι η εμφάνιση ζωής ήταν εύκολη υπόθεση, αφού συνέβη μόλις 300-400 εκατ. χρόνια μετά τον σχηματισμό της Γης. Προηγούμενες εκτιμήσεις το τοποθετούσαν αρκετά αργότερα, το πολύ πριν από 3,8 δισ. χρόνια.

«Δεν περιμέναμε ότι ο LUCA θα ήταν τόσο αρχαίος» σχολίασε η Σάντρα Άλβαρεζ-Καρετέρο του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ. «Παρόλα αυτά, οι εκτιμήσεις μας ταιριάζουν με τις σύγχρονες απόψεις για την κατοικησιμότητα της νεαρής Γης».

Ζωή χωρίς οξυγόνο

Αυτό στο οποίο οι εκτιμήσεις συμφωνούν είναι ότι το προγονικό μικρόβιο ήταν αναερόβιο (στην ατμόσφαιρα δεν υπήρχε τότε οξυγόνο) και αντλούσε ενέργεια από αέριο υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα.

Σε αντίθεση όμως με προηγούμενες μελέτες, που υπεδείκνυαν ότι ο LUCA ζούσε κοντά σε υποθαλάσσιους ηφαιστειακούς πόρους, η νέα ανάλυση δείχνει ότι το μικρόβιο έφερε ένα γονίδιο προστασίας από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου, κάτι που σημαίνει ότι μάλλον ζούσε στην επιφάνεια του νερού.

Το πιο εντυπωσιακό όμως εύρημα της μελέτης είναι ότι ο τελευταίος κοινός μας πρόγονος διέθετε γονίδια του συστήματος CRISPR, το οποίο χρησιμοποιούν τα σημερινά βακτήρια για να αμύνονται από ιούς (και αξιοποιείται σήμερα ως εργαλείο γενετικής μηχανικής). Αυτό σημαίνει ότι οι ιοί ήδη ζούσαν και βασίλευαν όταν εμφανίστηκε ο LUCA, ο οποίος δεν αποκλείεται να συγκατοικούσε με άλλες μορφές ζωής που αργότερα χάθηκαν.

Οι νέες εκτιμήσεις σίγουρα πάσχουν από σημαντικό βαθμό αβεβαιότητας, όπως φαίνεται όμως η Γη ήταν από νωρίς πεδίο εξελικτικών πειραμάτων.