Планетарен мегаорганизъм дал началото на всички видове живот

Преди около 3 млрд. години на Земята живеел единствен организъм, известен днес под името ПУОП (Последен универсален общ предшественик). Той бил огромен – мегаорганизъм, различен от всичко, което можем да видим днес. ПУОП изпълвал океаните, преди да се раздели на три части, които били предшествениците на всички живи организми на планетата днес. Учените обаче все още се опитват да определят точно какво е представлявал ПУОП – не първата форма на живот, появила се на планетата, а тази, която е дала началото на всички останали.
Изследванията показват, че той се е появил в резултат от битката за оцеляване на ранните форми на живот, което превърнало океаните в място за свободен обмен на генетичен материал. Клетките, борещи се за оцеляване, обменяли полезни части, без да се конкурират, тъй като по това време оцеляването е било по-важно от конкуренцията. Свободният обмен и липсата на конкуренция накарали този жив праисторически океан да функционира като единен мегаорганизъм. Всъщност съществуват много аргументи в полза на обмяната гени, ензими и метаболити. Останки от тази система на генетичен обмен могат да се видят в колонии от микроорганизми, които могат да оцелеят само по този начин.
Преди около 2,9 млрд. години обаче ПУОП се разделил на три форми на живот – едноклетъчните бактерии, микроорганизмите археа и по-сложните еукариоти, които дали началото на растенията и животните. Трудно е да се определи какво е станало преди това разпадане. Оттогава няма на практика никакви реални останки, а гените, които датират отпреди почти 3 млрд. години, вече са мутирали до неузнаваемост. Това обаче не е непреодолимо препятствие за учените, които искат да разберат как е изглеждал ПУОП, обяснява Густаво Каетано-Анолес от Университета на Илинойс, цитиран от „Ню сайънтист“. Въпреки че самите гени се изменя бързо, триизмерната структура на протеините, които те кодират, е много по-устойчива във времето. Така че, ако всички организми днес произвеждат протеин с една и съща обща структура, може да се смята, че тя е присъствала и в ПУОП. Каетано-Анолес нарича такива структури живи вкаменелости и посочва, че тъй като функцията на протеините е силно зависима от тяхната структура, тя може да ни разкрие на какво е бил способен ПУОП.
За да реконструира протеините, които ПУОП е произвеждал, Каетано-Анолес анализирал протеини от 420 съвременни организми в търсене на общи структури. Между 5% и 11% от тях се оказали универсални, което означава, че са били достатъчно добре запазени, за да се смята, че са присъствали и в ПУОП. След като разгледал техните функции, Каетано-Анолес стигнал до извода, че ПУОП притежавал ензими, с които да разгражда хранителните вещества и да извлича енергия от тях, както и „съоръжения“ за произвеждане на протеини, но нямал ензимите, необходими за генерирането и разчитането на ДНК молекули. Оказва се също, че ПУОП е разполагал с предшественик на клетъчен органел, открит през 2003 г. в бактериите. Това означава, че ПУОП е можел да използва различни хранителни източници. Дотук всичко ни е познато. Възможно е обаче ПУОП да не е използвал ДНК. Учените изследвали историята на ензима, наречен рибонуклеотидна редуктаза, който изгражда основните единици на ДНК, и не открили доказателства, че ПУОП е разполагал с такъв ензим. Вместо това той може да е използвал РНК – много биолози смятат, че РНК се е появила преди ДНК, тъй като тя може да съхранява информация и да контролира химични реакции.
Критичният фактор според учените е, че ПУОП е бил „прогенот“ със слаб контрол върху протеините, които е произвеждал. Прогенотите могат да произвеждат протеини, като използват гени за шаблони, но процесът е толкова податлив на грешки, че получените протеини могат да се окажат нещо съвсем различно от указанията, съдържащи се в гена. Учените са убедени, че системите, при които синтезирането на протеини е станало прецизен процес, са се появили дълго след изчезването на ПУОП. Едва когато клетките са еволюирали дотолкова, че са можели да произвеждат всичко, от което са имали нужда, този мегаорганизъм е можел да се разпадне. Учените все още не знаят как се е случило това, но този процес, изглежда, е съвпаднал с появата на кислород в атмосферата преди около 2,9 млрд. години.

Прочети цялата новина

Свързани новини: