Az élet kialakulása a tudomány legnagyobb rejtélyei közé tartozik. A tudósok jelenleg úgy gondolják, nem sokkal azután, hogy a bolygónk felszíne alkalmassá vált az élet
megtartására, meg is jelentek rajta az első élőlények. Egy a Nature-ben nemrég publikált tanulmány pedig azt állítja, hogy a mai földi élőlények közös őse jóval korábban élhetett, mint azt eddig a kutatók gondolták, ráadásul kifejezetten kifinomult szervezet lehetett.
Minden földi élet a LUCA-hoz vezethető vissza. A mozaikszó a Last Universal Common Ancestor rövidítése, és azt a legkorábbi organizmust értjük alatta, amely a ma élő szervezetek közös ősének tekinthető. Az ugyanis világosan látszik, hogy a földi élőlények DNS-ében, legyen szó akár E. coli baktériumról, paradicsomról vagy kék bálnáról, rengeteg hasonlóság van. Ez pedig mással nem magyarázható, mint hogy minden mai élőlény visszaeredeztethető egyetlen közös ősre, amelynek génjei generációk milliárdjai alatt öröklődtek tovább, és időközben rengeteg változáson mentek át. Az egyik változatból idővel fenyőfa lett, a másikból fenyőrigó. Ám a módosulásokat visszafejtve, ha nem is könnyen, de eljuthatunk a kiindulási ponthoz, a LUCA-hoz.
amely a fajok átváltozásáról szóló első jegyzetfüzetéből származik. A jegyzetfüzet megtekinthető
a New York-i Manhattanben található Természettudományi Múzeumban.
Nemrégiben néhány kutató úgy döntött, hogy több tudományág képviselőivel összefogva, közösen próbálnak meg minden eddiginél pontosabb képet rajzolni a közös ősről. És kifejezetten meglepő eredményekre jutottak. Erről szóló tanulmányukat nemrég publikálták a Nature-ben.
Philip Donoghue, a Bristoli Egyetem kutatója, a tanulmány egyik szerzője a New Scientist magazinnak arról beszélt, hogy a gének visszafejtése kifejezetten nehéz feladatnak bizonyult, mert ezek egy jó része az idők során átalakult, elveszett, vagy akár fel is cserélődhetett a különböző ágak között. Ezért a kutatóknak olyan összetett modellt kellett felépíteniük, mely képes figyelembe venni ezeket a változásokat, és meg tudja állapítani, hogy mely gének lehettek jelen a közös ősben. Az eredmény pedig egy olyan szervezet lett, amely sokkal kifinomultabb, mint azt eddig gondolni lehetett.
A kutatók úgy becsülik, hogy 2600 fehérjét kódoló gén vezethető vissza a LUCA-ra. Korábban mindössze 80-ról gondolták ezt a szakemberek. Továbbá a csapat arra a következtetésre jutott, hogy a mai élőlények közös őse körülbelül 4,2 milliárd évvel ezelőtt élt, mindössze 300 millió évvel a bolygó kialakulása után. A kutatás arra az eredményre jutott, hogy a LUCA-nak voltak olyan génjei, amelyek megvédték az UV-sugárzás okozta károsodástól, ezért a kutatók azt valószínűsítik, hogy az óceán felszínén élt. Más gének pedig arra utalnak, hogy hidrogénnel táplálkozott.
A kutatók feltételezései szerint a közös ős egy primitív sejtekből álló ökoszisztéma része lehetett. „Naivitás lenne azt gondolni, hogy a LUCA önmagában létezett” – állítja Donoghue. Különösen érdekes, hogy az eredmények azt is sugallják, a LUCA rendelkezett a CRISPR néven ismert bakteriális védelmi rendszer egy kezdetleges változatával. Ezt a primitív egysejtűek immunrendszerének is szokták nevezni, és a vírusok leküzdésére szolgál.
Edmund Moody, a csoport tagja, aki szintén a Bristoli Egyetemen dolgozik, a New Scientistnek nyilatkozva figyelemre méltónak nevezte, hogy az őseinknek már 4,2 milliárd évvel ezelőtt is küzdeniük kellett a vírusok ellen. Ez arra utal, hogy már akkoriban is bonyolult életközösségek léteztek a bolygónkon.
A kutatási eredmények ugyanakkor számos kérdést is felvetnek. Az állítások közül az kapta a legtöbb kritikát, hogy a LUCA 4,2 milliárd évvel ezelőtt élt. A kutatói közösségek ugyanis úgy gondolják, hogy ez az időpont túl korai. A Föld jelenlegi konszenzus szerint 4,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki. Ráadásul 3,8 milliárd évvel ezelőtt a bolygó olyan sorozatos kataklizmákat élt át, melyeket jelenlegi tudásunk szerint végzetesek lehettek mindenfajta élet számára. Ez volt az úgynevezett „kései nagy bombázás” időszaka, amelynek során rengeteg nagy méretű meteorit és kisbolygó csapódott a Föld (és a Naprendszer más égitestjeinek) felszínébe. A becsapódások a kutatók szerint akár többször is elpárologtathatták a kialakuló óceánok vizét, így az esetleg már kialakult életet is kipusztíthatták. Az élet kialakulása és pusztulása akár több alakalommal is végbemehetett akkoriban.
Patrick Forterre, a párizsi Pasteur Intézet munkatársa, a LUCA kifejezés megalkotója szintén valószínűtlennek tartja, hogy a közös ős a 3,9 milliárd évvel ezelőtti késői erős bombázás előtt élt. „Meggyőződésem, hogy a LUCA életkorának és géntartalmának meghatározására irányuló stratégiája nem tökéletes” – jelentette ki. Mint ahogy Philip Donoghue is elismeri, hogy a távoli múltba való visszatekintés tele van bizonytalansággal, ezért elképzelhető, hogy előfordulnak tévesztések, hibák, melyek befolyásolták a végeredményt.
Azt is érdemes azonban megemlíteni, hogy léteznek olyan számítógépes szimulációk is, amelyeknek eredményei azt mutatják, még a bombázás legintenzívebb időszakában is csupán a földkéreg negyede volt olvadt állapotban, így a védett helyeken élő, hőkedvelő mikroorganizmusok akár fenn is maradhattak. A kutatók szerint erre utal, hogy a kései nagy bombázás időszakának lezárulta után gyakorlatilag rögtön megjelent az élet a bolygónkon. És arra utal a friss kutatás is, hogy a LUCA utódainak sikerült átvészelniük a nagy bombázás kataklizmáit, hogy aztán a biztonságosabbá váló környezetben burjánzásnak induljanak, és kialakítsák a mai ökoszisztémát.
Hogy melyik vélemény a helytálló, annak kiderítéséhez még további kutatásokra van szükség.
Forrás: A Magyar Hang VII. évfolyama 30. számának (2024. július 26 – augusztus 1.) nyomtatott változata.
