История эволюции может простираться гораздо дальше в прошлое, чем считалось до сих пор
Каждый организм, живущий на планете сегодня, ведет свою родословную от одного общего предка, жившего около четырех миллиардов лет назад. Ученые называют его «последним универсальным общим предком».
Исследования показывают, что многие черты, наблюдаемые у современных живых организмов, присутствовали у нашего общего древнего предка: клетки уже имели мембраны, а генетическая информация хранилась в ДНК.
Поскольку эти важные признаки уже были сформированы, ученые, стремящиеся понять, как зародилась жизнь на Земле, обратились еще дальше в прошлое, к эволюционным событиям, произошедшим до существования этого общего предка.
Исследователи из США, статья которых опубликована в журнале Cell Genomics, сосредоточилась на особой группе генов, называемых универсальными паралогами, которые сохраняют свидетельства биологических изменений, произошедших еще до последнего универсального общего предка, то есть намного старше его самого.
Что такое паралоги
Паралоги — это группа родственных генов, которые встречаются несколько раз в одном геноме. Человек является наглядным примером такой дупликации — наша ДНК содержит восемь различных генов гемоглобина, причем все из них производят белки, переносящие кислород по крови.
Все эти гены произошли от одного предкового гена, существовавшего около 800 миллионов лет назад. В течение длительных периодов времени повторяющиеся ошибки копирования приводили к появлению дополнительных версий гена, и каждая копия постепенно развивала свою специализированную роль.
Универсальные паралоги встречаются крайне редко. Эти семейства генов присутствуют как минимум в двух копиях в геномах почти всех живых организмов. Их широкое распространение предполагает, что первоначальная дупликация гена произошла до появления последнего общего универсального предка. Затем эти дублированные гены передавались из поколения в поколение и до сих пор присутствуют в живых существах.
Как считают исследователи, универсальные паралоги могут дать много информации о том, какой была жизнь до появления последнего общего универсального предка. Ученые рассмотрели все известные универсальные паралоги и выяснили, что каждый из этих генов играет роль либо в синтезе белков, либо в перемещении молекул через клеточные мембраны. Это открытие предполагает, что производство белков и мембранный транспорт были одними из первых биологических функций, которые начали эволюционировать.
Кроме того, исследователи изучили семейство универсальных паралогов, участвующих во встраивании ферментов и других белков в клеточные мембраны. Ученым удалось реконструировать белок, который производил исходный предковый ген.
Оказалось, что этот более простой, чем современные, древний белок все еще мог прикрепляться к клеточным мембранам и взаимодействовать с механизмами, которые синтезируют белки. Вероятно, он помогал ранним белкам внедряться в примитивные мембраны, что дает представление о том, как могли функционировать самые ранние клетки.
Исследователи надеются, что с помощью ИИ они смогут найти новые семейства универсальных паралогов и более подробно изучить их древних предков. Это позволит создать более четкую картину эволюции до последнего универсального общего предка, и пролить свет на то, как впервые возникла жизнь на Земле в том виде, в каком мы ее знаем.
Какая идея зарождения жизни вам ближе?
Вообще скептики сравнивают возможность зарождения жизни на Земле с ураганом, который пронесся над свалкой запчастей и собрал из обломков боинг. Но мы на это отвечаем, что невероятное кажется нам невероятным лишь по незнанию.