Последний универсальный общий предок

У этого термина существуют и другие значения, см. LUA.

Кладограмма, построенная на основе анализа рРНК. Показывает связь бактерий, архей и эукариот с последним всеобщим предком (обозначен чёрным стволом внизу дерева)

Последний всеобщий предок (также переводится как «Последний универсальный предок») (англ. last universal ancestor, LUA), иначе Последний универсальный общий предок (англ. last universal common ancestor, LUCA) — ближайший общий предок всех ныне живущих на Земле живых организмов. Жил предположительно 3,6—4,1 млрд лет назад^[1][2].

Характерные черты

Сформулированы на основе черт, свойственных всем независимо существующим организмам на Земле^[3][4][5][6].

• Генетическая информация основана на ДНК.
  • ДНК состоит из четырёх нуклеотидов (аденин, гуанин, тимин, цитозин).
  • Генетический код составляют состоящие из трёх нуклеотидов кодоны, образуя 64 различных триплета. Поскольку используется только 20 аминокислот, то разные кодоны кодируют одни и те же аминокислоты. Такое соответствие случайно и существует как среди эукариотов, так и прокариотов. Археи и митохондрии используют похожее кодирование с небольшими отличиями.
  • ДНК остаётся состоящей из двух нитей благодаря зависимости от шаблона ДНК-полимеразы.
  • Целостность ДНК обеспечивается группой обслуживающих ферментов, включая топоизомеразу, ДНК-лигазу и другие ферменты репарации ДНК. Помимо этого ДНК защищена связывающими её белками, таким как гистоны.
• Генетическая информация отображается через промежуточные РНК, состоящие из одной нити.
  • РНК производится зависимой от ДНК РНК-полимеразой с использованием нуклеотидов, сходных с нуклеотидами ДНК, за исключением тимидина ДНК, вместо которого в РНК служит уридин.
• Генетическая информация отображается в белки. Все другие свойства организма (такие как синтез липидов или углеводов) — результат работы белков-ферментов.
• Белки собираются из свободных аминокислот, путём трансляции мРНК с помощью рибосом, тРНК и группы родственных белков.
  • Рибосомы составлены из двух субъединиц, большой и малой.
  • Каждая субъединица рибосомы включает ядро рибосомных рибонуклеиновых кислот и окружена рибосомными белками.
  • Молекулы РНК (рРНК и тРНК) играют важную роль в каталитическом действии рибосом.
• Используется только 20 аминокислот, это лишь малая часть от бесчисленного множества нетипичных аминокислот. Используются только L-изомеры.
  • Аминокислоты должны синтезироваться из глюкозы группой особых ферментов. Направления синтеза являются произвольными и сохраняющимися.
• Возможно использование глюкозы как источника энергии и углерода. Для этого используются D-изомеры.
  • Гликолиз идёт по пути произвольного расщепления.
• АТФ используется как переносчик энергии.
• Клетка окружена клеточной стенкой состоящей из двойного липидного слоя — грамотрицательного типа^[7].
• Внутри клетки концентрация натрия ниже, а калия — выше, чем снаружи. Отклонение поддерживается особенным ионным насосом.
• Клетка размножается путём репродуцирования всего своего содержания, за чем следует деление клетки.

Предположения

В конце 1970-х годов Карл Вёзе предложил трехдоменную классификацию организмов. Полагая, что представители первой из выделенных им групп прокариот могут быть более древними, чем собственно бактерии, Вёзе назвал их архебактериями, или археями^[8]. Это утверждение было подкреплено тем, что все известные археи обладали крайне высокой устойчивостью к экстремальным состояниям окружающей среды, таким как высокая солёность, температура и кислотность, и привело некоторых учёных к предположению, что последний всеобщий предок развивался в таких местах, как чёрные курильщики, где такие крайности господствуют поныне. Однако впоследствии он пришёл к выводу о том, что обе группы произошли от общего предка и предложил термин «прогенот» для обозначения примитивной предковой формы. Кроме того, были открыты археи, существующие в менее враждебных средах, на основе чего был сделан вывод, что последний всеобщий предок предпочитал температуры, не превосходящие 50 °C^[9]. Теперь многие систематики полагают, что они более тесно связаны с эукариотами и бактериями, хотя это остаётся спорным вопросом.

Возможно, что все современники последнего всеобщего предка вымерли и до сегодняшнего дня дошло только его генетическое наследство. Или, как было предложено Карлом Вёзе, возможно, никакой из отдельных организмов не может рассматриваться в качестве последнего всеобщего предка, но генетическое наследие всех современных организмов произошло посредством горизонтального переноса генов среди древнего сообщества организмов^[10].

Заблуждения

Вопреки заблуждениям, последний универсальный предок не является:

1. первым когда-либо существовавшим организмом (его появлению предшествовала долгая эволюция);
2. самым примитивным из возможных организмов.
3. единственным существом, жившим в то время на Земле.

Вместе с последним всеобщим предком жило множество похожих на него существ, но в силу статистических обстоятельств — отчасти случайных, отчасти закономерных — именно он оказался ближайшим общим предком всех современных существ. В этом формальном отношении этот предок схож с «митохондриальной Евой», которая не была ни первой, ни единственной, ни самой примитивной, ни самой «приспособленной» из своих сородичей — ранних африканских Homo sapiens^[11].

См. также

• Позднейший общий предок (англ.)
• Митохондриальная Ева
• Y-хромосомный Адам
• Евразийский Адам
• Панспермия

Примечания

1. ↑ Doolittle, W. Ford (February, 2000). «Uprooting the tree of life». Scientific American 282 (6): 90-95.  (англ.)
2. ↑ Nicolas Glansdorff, Ying Xu & Bernard Labedan: The Last Universal Common Ancestor : emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner. Biology Direct 2008, 3:29.  (англ.)
3. ↑ G. Wächtershäuser,Towards a reconstruction of ancestral genomes by gene cluster alignment. System. Appl. Microbiol. 21, 473—477 (1998)  (англ.)
4. ↑ What is Life?, by Michael Gregory, Clinton College  (англ.)
5. ↑ The universal nature of biochemistry, by Norman R. Pace, PNAS | January 30, 2001 | vol. 98 | no. 3 | 805-808  (англ.)
6. ↑ G. Wächtershäuser From pre-cells to Eukarya — a tale of two lipids. Mol. Microbiol. January, 47(1) 13-22 (2003) PMID: 12492850  (англ.)
7. ↑ Cavalier-Smith T. Rooting the tree of life by transition analyses (англ.) // Biology Direct. — 2006. — Т. 1. — № 19. DOI:10.1186/1745-6150-1-19
8. ↑ РНК-мир: у истоков жизни С. А. Боринская
9. ↑ Новые данные о последнем универсальном предке
10. ↑ Карл Вёзе The universal ancestor (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — Т. 95. — № 12. — С. 6854—6859.
11. ↑ Под редакцией А.В.Маркова Вводная часть: Общие замечания // Доказательства эволюции. — 2010.