Вся жизнь на Земле имеет общего предка, но часть наших генов еще более стары
Последний общий предок всех живых существ не появился внезапно на Земле примерно 4,2 миллиарда лет назад. Часть его генов происходит из еще более древнего и загадочного источника…
«Хотя последний общий предок является самым древним организмом, который мы можем изучать с помощью эволюционных методов, — объясняет биолог Аарон Голдман из Оберлинского колледжа в США, — некоторые гены в его геноме были гораздо старше».
В новой перспективе Голдман и два других биолога из США, Грег Фурнье из Массачусетского технологического института и Бетюль Качар из Университета Висконсина в Мэдисоне, утверждают, что эти сверхдревние гены, кодирующие белки, заслуживают дальнейшего изучения, если мы хотим узнать больше об основах жизни на Земле. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Genomics.
Они не первые, кто использует древние семейства генов для восстановления самых глубоких страниц эволюционной истории, но это трио хочет подчеркнуть, что ключевые достижения в реконструкции последовательностей предков позволили более детально изучить геном последнего общего предка (LUCA), чем когда-либо прежде.
Генетика, как и история, пишется победителями. Если живое существо не оставило после себя потомков, то у нас практически нет возможности узнать, существовало ли оно когда-либо.
Ископаемые находки просто не охватывают период, предположительно равный времени жизни последнего общего предка, поэтому наши гены остаются одним из немногих реальных источников информации.
Древние дублированные семейства генов, иначе известные как «универсальные паралоги», представляют собой редкие дубликаты, встречающиеся во всех ветвях жизни на Земле сегодня. Это означает, что они должны были удвоиться до того, как эти ветви разделились.
Если LUCA — это ствол нашего генетического древа, то более ранние одноклеточные организмы, которые, предположительно, содержали эти дублированные гены, были корнями самой жизни — давно погребенными предшественниками, которые помогли возникнуть животным, растениям, грибам и бактериям.
Например, некоторые универсальные паралоги участвуют в системе генетического трансляции, которая, по мнению авторов статьи, «вероятно, является самой древней молекулярной системой, сохранившейся в современной жизни».
Другие универсальные паралоги связаны с производством ферментов или белками, участвующими в поддержании функции биологических мембран.
Например, недавние исследования выявили наличие предков ферментов, известных как аминоацил-тРНК-синтетазы, существовавших до появления LUCA (Единого общего предка человека).
Сказать, что эти ферменты важны для жизни, — значит ничего не сказать. Они отвечают за связывание нужной аминокислоты с соответствующей транспортной РНК, которая перемещает эти аминокислоты в последовательность, образующую белок.
Тот факт, что их предки существовали до появления LUCA, предполагает, что ранние формы жизни могли включать аминокислоты в генетически закодированные белки еще до того, как появились их более современные родственники.
«В совокупности эти результаты подтверждают, что переход к современному генетическому коду до появления последнего общего предка был сложным эволюционным процессом, включающим множество механизмов, в том числе коэволюцию с путями биосинтеза аминокислот», — заключают авторы.