Ostatni uniwersalny wspólny przodek

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ostatni uniwersalny wspólny przodek mógł być podobny do niezwykle odpornej bakterii Deinococcus radiodurans

Ostatni uniwersalny wspólny przodek (ang. last universal common ancestor, LUCA), ostatni uniwersalny przodek (ang. last universal ancestor, LUA) – hipotetyczny organizm, który był ostatnim wspólnym przodkiem wszystkich żyjących obecnie na Ziemi, należących do domeny bakterii, archeanów i eukariontów[1][2]. Pogląd o istnieniu organizmu, który dał początek wszystkim występującym obecnie organizmów jest szeroko rozpowszechniony wśród biologów. Natura wspólnego przodka może być poznana jedynie poprzez molekularne badania struktury i sekwencji elementów współczesnych organizmów. Efektem analiz jest stworzenie drzewa życia, czyli drzewa filogenetycznego obejmującego wszystkie trzy domeny[2]. Według jednych hipotez taki pierwotny organizm miał budowę i cechy zbliżone do bakterii hipertermofilnych, jednak wiele nowych danych wskazuje że LUCA był termofilnym lub mezofilnym proteoeukariontem, od którego pochodzą współczesne eukarionty a bakterie i archeany pojawiły się na jego wczesnych etapach ewolucji[3][4][5]. Pochodzący od progenotów proteoeukariont mógł zawierać DNA, jednak za prawdopodobne uznaje się, że genom tego organizmu był zbudowany z RNA, a zmiana na DNA nastąpiła dopiero po wykształceniu trzech domen[5].

Rozwój hipotezy[edytuj | edytuj kod]

Drzewo życia ze wspólnym przodkiem w postaci pojedynczej komórki[6]
Drzewo życia ze wspólnym przodkiem jako społecznością organizmów między którymi dochodzi do poziomego transferu genów[6]

Hipoteza zakładająca istnienie uniwersalnego wspólnego przodka wszystkich organizmów jest podstawą współczesnej teorii ewolucji. Została przedstawiona już przez Darwina w dziele "O powstawaniu gatunków". Dotychczas nie udało się empirycznie rozstrzygnąć czy życie na Ziemi jest całkowicie monofiletyczne, jeden gatunek dał początek wszystkim, czy też jak sugerują niektórzy naukowcy na wczesnym etapie rozwoju życia poziomy transfer genów był na tyle powszechny, że monofiletyzm życia nie jest możliwy[7]. Niezależnie od tego czy LUCA był jednym gatunkiem, czy współpracującą ze sobą grupą organizmów jego istnienie datowane jest na 3,5-3,8 mld lat temu[6]. Najbardziej podstawowy podział na trzy domeny wywodzące się od wspólnego przodka zaproponowali Fox i Woese w roku 1977 na podstawie sekwencji rRNA[8]. Kolejne badania molekularne doprowadziły do wniosku, że jako pierwsze oddzieliły się bakterie. Następnie ze wspólnej linii powstały eukarionty i archeany. Jądro komórkowe eukariontów mogło powstać w wyniku wbudowania w komórkę kompleksu wirusów DNA[9][10].

Genom i proteom[edytuj | edytuj kod]

Większość szacunków uznaje, że genom LUCA musiał zawierać co najmniej 500-1000 genów[11]. Założenie, że hipotetyczny genom przodka wszystkich domen powinien być mały i zbliżony do prostych organizmów pasożytniczych nie jest jednak poparte dowodami. Liczba rodzin genów u prokariontów mieści się w granicach 1006 do 1189, a u eukariontów pomiędzy 1344 a 1529. Bardziej prawdopodobne jest, że genom LUCA zawierał liczbę genów porównywalną z wolno żyjącymi współczesnymi prokariotami[12]. Zidentyfikowano co najmniej 140 domen białek tworzących prawdopodobnie proteom LUCA[13]. Rekonstrukcja sekwencji domen białkowych wskazuje, że charakteryzowały się one wysoką hydrofobowością[14].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. CR. Woese, O. Kandler, ML. Wheelis. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 87 (12), s. 4576-4579, 1990. PMID 2112744. PMC:PMC54159. 
  2. 2,0 2,1 C. Woese, CR. Woese. The universal ancestor. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 95 (12), s. 6854-6859, 1998. PMID 9618502. PMC:PMC22660. 
  3. N. Glansdorff. About the last common ancestor, the universal life-tree and lateral gene transfer: a reappraisal. „Mol Microbiol”. 38 (2), s. 177-175, 2000. doi:10.1046/j.1365-2958.2000.02126.x. PMID 11069646. 
  4. Y. Xu, N. Glansdorff. Was our ancestor a hyperthermophilic procaryote?. „Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol”. 133 (3), s. 677-688, 2002. doi:10.1016/S1095-6433(02)00197-6. PMID 12443925. 
  5. 5,0 5,1 N. Glansdorff, Y. Xu, B. Labedan. The last universal common ancestor: emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner. „Biol Direct”. 3, s. 29, 2008. doi:10.1186/1745-6150-3-29. PMID 18613974. PMC:PMC2478661. 
  6. 6,0 6,1 6,2 WF. Doolittle. Uprooting the tree of life. „Sci Am”. 282 (2), s. 90-95, 2000. PMID 10710791. 
  7. DL. Theobald. A formal test of the theory of universal common ancestry. „Nature”. 465 (7295), s. 219-222, 2010. doi:10.1038/nature09014. PMID 20463738. 
  8. MF. White. Archaeal DNA repair: paradigms and puzzles.. „Biochem Soc Trans”. 31 (Pt 3), s. 690-3, Jun 2003. doi:10.1042/. PMID 12773184. 
  9. PJ. Bell. Viral eukaryogenesis: was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus?. „J Mol Evol”. 53 (3), s. 251-6, Sep 2001. doi:10.1007/s002390010215. PMID 11523012. 
  10. PJ. Bell. The viral eukaryogenesis hypothesis: a key role for viruses in the emergence of eukaryotes from a prokaryotic world environment.. „Ann N Y Acad Sci”. 1178, s. 91-105, Oct 2009. doi:10.1111/j.1749-6632.2009.04994.x. PMID 19845630. 
  11. A. Mushegian. Gene content of LUCA, the last universal common ancestor.. „Front Biosci”. 13, s. 4657-4666, 2008. doi:10.2741/3031. PMID 18508537. 
  12. CA. Ouzounis, V. Kunin, N. Darzentas, L. Goldovsky. A minimal estimate for the gene content of the last universal common ancestor--exobiology from a terrestrial perspective. „Res Microbiol”. 157 (1), s. 57-68, 2006. doi:10.1016/j.resmic.2005.06.015. PMID 16431085. 
  13. JA. Ranea, A. Sillero, JM. Thornton, CA. Orengo. Protein superfamily evolution and the last universal common ancestor (LUCA).. „J Mol Evol”. 63 (4), s. 513-25, Oct 2006. doi:10.1007/s00239-005-0289-7. PMID 17021929. 
  14. RV. Mannige, CL. Brooks, EI. Shakhnovich. A universal trend among proteomes indicates an oily last common ancestor.. „PLoS Comput Biol”. 8 (12), s. e1002839, 2012. doi:10.1371/journal.pcbi.1002839. PMID 23300421. 

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]