Originea vieții: Toate organismele ar proveni din LUCA, o celulă primordială veche de 4,2 miliarde de ani

Ultimul strămoş universal comun pentru viaţa de pe Terra, denumit cu afecţiune 'LUCA' de către oamenii de ştiinţă (acronimul de la 'last universal common ancestor') nu era foarte diferit de bacteriile complexe din prezent şi a trăit într-un ecosistem în care abundau şi alte specii unicelulare precum şi virusuri.

'Ceea ce este cu adevărat interesant este că a devenit clar că dispunea de un sistem imunitar, ceea ce arată că până şi acum 4,2 miliarde de ani strămoşul nostru era angajat într-o cursă a înarmării împotriva virusurilor', a declarat Davide Pisani, genetician la Universitatea din Bristol, Marea Britanie, şi co-autor al acestui studiu.

Întreaga viaţă celulară terestră are anumite caracteristici comune: foloseşte aceleaşi proteine, acelaşi tip de energie pentru activarea celulară (ATP) şi toate celulele folosesc ADN pentru a păstra informaţia.

Este improbabil ca existenţa acestor caracteristici comune să fie o coincidenţă; toate indică faptul că viaţa aşa cum o cunoaştem azi provine dintr-o singură sursă.

Înaintea acestui studiu, oamenii de ştiinţă estimau că LUCA a trăit acum 3,9 miliarde de ani. Datarea unor evenimente genetice produse în urmă cu atât de mult timp este însă problematică.

În noul studiu, publicat la 12 iulie în jurnalul Nature Ecology & Evolution, cercetătorii şi-au propus să identifice cu mai mare precizie originile lui LUCA.

Echipa a comparat toate genele din 700 de specii prezente de bacterii şi arhee (organisme similare bacteriilor dar care nu au organite despărţite de membrane şi care deseori trăiesc în medii extreme).

Ei au ales bacteriile şi arheele pentru că acestea sunt considerate cele mai vechi forme de viaţă pentru că toate celelalte vieţuitoare, eucariotele (protozoarele, ciupercile, plantele şi animalele) au evoluat din uniuni între aceste două tipuri de celule.

Apoi, cercetătorii au numărat mutaţiile care au apărut de-a lungul timpului în genomurile acestor organisme şi în cadrul a 57 de gene comune pentru toate cele 700 de organisme, folosind ratele observate de producere a mutaţiilor pentru a estima când a trăit LUCA.

Ei au stabilit vârsta estimată şi folosind fosile ale unor forme de viaţă străvechi, aşa cum sunt rămăşiţele unei pături microbiene vechi de 3,48 de miliarde de ani din Australia.

Analiza fosilelor străvechi le-a oferit informaţii cu privire la condiţiile atmosferice primordiale de pe Pământ şi au oferit o estimare cu privire la modul în care LUCA ar fi supravieţuit.

În urma analizei cercetătorii au ajuns la concluzia că LUCA a trăit în urmă cu aproximativ 4,2 miliarde de ani.

'Nu ne-am aşteptat ca LUCA să fie atât de bătrân, cu doar câteva sute de milioane de ani mai tânăr decât Pământul', a declarat Sandra Álvarez-Carretero, cercetătoare la UCL Marea Britanie şi co-autoare a studiului. În acea perioadă de timp, în Hadean (acum 4.6 miliarde până la 4 miliarde de ani), Pământul era un loc inospitalier, cu oceane fierbinţi şi foarte puţin oxigen atmosferic.

În plus, prin sortarea genelor după funcţia lor celulară, cercetătorii au putut spune câte ceva despre cum şi unde a trăit LUCA, precum şi cu ce se hrănea.

Analiza lor nu a reuşit să identifice cu precizie habitatul lui LUCA dar sugerează că acesta trăia probabil în mediul marin, în hornuri hidrotermale de mică adâncime sau în izvoare fierbinţi.

În plus, ei au ajuns la concluzia că LUCA ar fi tolerat temperaturi extreme în medii anaerobe, bazându-se pentru energie pe produsele de metabolism ale altor microorganisme cu care împărţea ecosistemul.

Dovezile că LUCA nu trăia singur provin din reconstrucţia căilor sale metabolice.

Aceasta sugerează că LUCA ar fi folosit pentru energie materiale organice descompuse de alţi microbi.

Alte dovezi provin din concluzia surprinzătoare că LUCA era echipat cu gene care aveau funcţii de protecţie împotriva infecţiilor virale.

Faptul că LUCA a trăit într-un ecosistem înfloritor are implicaţii interesante pentru posibilitatea existenţei vieţii pe alte planete, conform coordonatorului acestui studiu, Philip Donoghue, profesor de paleobiologie la Universitatea din Bristol.

'Acest lucru sugerează că viaţa poate fi înfloritoare în biosfere asemănătoare Pământului în alte părţi ale Universului', a spus Donoghue.