Ostatni uniwersalny wspólny przodek

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
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 organizmom 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]. W 2010 roku oszacowano, że hipoteza o pochodzeniu wszystkich obecnie żyjących organizmów od jednego gatunku była 102830 razy bardziej prawdopodobna niż najlepsza alternatywna hipoteza[7].

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. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać C.R. Woese, O. Kandler, M.L. Wheelis, Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 87 (12), 1990, s. 4576–4579, DOI10.1073/pnas.87.12.4576, PMID2112744, PMCIDPMC54159.
  2. a b Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać C. Woese, The universal ancestor, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 95 (12), 1998, s. 6854–6859, DOI10.1073/pnas.95.12.6854, PMID9618502, PMCIDPMC22660.
  3. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać N. Glansdorff, About the last common ancestor, the universal life-tree and lateral gene transfer: a reappraisal, „Molecular Microbiology”, 38 (2), 2000, s. 177–185, DOI10.1046/j.1365-2958.2000.02126.x, PMID11069646.
  4. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Ying Xu, Nicolas Glansdorff, Was our ancestor a hyperthermophilic procaryote?, „Comparative Biochemistry and Physiology. Part A, Molecular & Integrative Physiology”, 133 (3), 2002, s. 677–688, DOI10.1016/S1095-6433(02)00197-6, PMID12443925.
  5. a b Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Nicolas Glansdorff, Ying Xu, Bernard Labedan, The last universal common ancestor: emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner, „Biology Direct”, 3, 2008, art. nr 29, DOI10.1186/1745-6150-3-29, PMID18613974, PMCIDPMC2478661.
  6. a b c Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji W.F. Doolittle, Uprooting the tree of life, „Scientific American”, 282 (2), 2000, s. 90–95, PMID10710791 [dostęp 2019-03-24].
  7. a b Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Douglas L. Theobald, A formal test of the theory of universal common ancestry, „Nature”, 465 (7295), 2010, s. 219–222, DOI10.1038/nature09014, PMID20463738.
  8. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji M.F. White, Archaeal DNA repair: paradigms and puzzles, „Biochemical Society Transactions”, 31 (Pt 3), 2003, s. 690–693, DOI10.1042/bst0310690, PMID12773184.
  9. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji P.J. Bell, Viral eukaryogenesis: was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus?, „Journal of Molecular Evolution”, 53 (3), 2001, s. 251–256, DOI10.1007/s002390010215, PMID11523012.
  10. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Philip John Livingstone Bell, The viral eukaryogenesis hypothesis: a key role for viruses in the emergence of eukaryotes from a prokaryotic world environment, „Annals of the New York Academy of Sciences”, 1178, 2009, s. 91–105, DOI10.1111/j.1749-6632.2009.04994.x, PMID19845630.
  11. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Arcady Mushegian, Gene content of LUCA, the last universal common ancestor, „Frontiers in Bioscience”, 13, 2008, s. 4657–4666, DOI10.2741/3031, PMID18508537.
  12. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Christos A. Ouzounis i inni, A minimal estimate for the gene content of the last universal common ancestor--exobiology from a terrestrial perspective, „Research in Microbiology”, 157 (1), 2006, s. 57–68, DOI10.1016/j.resmic.2005.06.015, PMID16431085.
  13. Publikacja w płatnym dostępie – wymagana płatna rejestracja lub wykupienie subskrypcji Juan A.G. Ranea i inni, Protein superfamily evolution and the last universal common ancestor (LUCA), „Journal of Molecular Evolution”, 63 (4), 2006, s. 513–525, DOI10.1007/s00239-005-0289-7, PMID17021929.
  14. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Ranjan V. Mannige, Charles L. Brooks, Eugene I. Shakhnovich, A universal trend among proteomes indicates an oily last common ancestor, „PLoS Computational Biology”, 8 (12), 2012, art. nr e1002839, DOI10.1371/journal.pcbi.1002839, PMID23300421, PMCIDPMC3531291.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]