Scopri i segreti di LUCA, la forma di vita più antica della Terra

Una rappresentazione digitale che mostra come LUCA venne effettivamente attaccata dai virus addirittura 4,2 miliardi di anni fa. Diritto d’autore: Science Graphic Design

UN Università di BristolUno studio condotto da ricercatori dell’Università di Harvard ha scoperto che la vita sulla Terra, che deriva da un antenato comune chiamato LUCA, fiorì poco dopo la formazione del pianeta.

Attraverso l’analisi genetica e la modellazione evolutiva, i ricercatori hanno individuato l’esistenza di LUCA circa 4,2 miliardi di anni fa, rivelandolo come un organismo complesso con un sistema immunitario precoce integrato con gli ecosistemi più antichi della Terra.

Progetto genetico di LUCA e dei suoi discendenti

Tutto ciò che vive oggi discende da un unico antenato comune affettuosamente noto come LUCA (Ultimo Antenato Comune Universale).

LUCA è il presunto antenato comune da cui discende tutta la vita cellulare moderna, dagli organismi unicellulari come i batteri alle gigantesche sequoie (così come noi umani). LUCA rappresenta la radice dell’albero della vita prima che fosse diviso nei gruppi oggi conosciuti, Batteri, Archea ed Eucalipti. La vita moderna si è sviluppata da LUCA da varie fonti: la stessa Aminoacidi Sono utilizzati per costruire proteine ​​in tutti gli organismi cellulari, la valuta comune dell’energia (ATP) e l’esistenza di macchinari cellulari come i ribosomi e altri associati alla produzione di proteine ​​dalle informazioni immagazzinate in DNAe persino il fatto che tutte le forme di vita cellulare utilizzano il DNA stesso come mezzo per immagazzinare informazioni.

Metodi di ricerca e l’era LUCA

Il team ha confrontato tutti i geni nei genomi degli organismi Classificarecontando le mutazioni che si sono verificate nelle loro sequenze nel tempo da quando hanno condiviso un antenato in LUCA.

Il tempo di separazione di alcune specie è noto dalla documentazione fossile, quindi il team ha utilizzato un equivalente genetico dell’equazione familiare utilizzata per calcolare la velocità in fisica per scoprire quando esisteva LUCA, ed è arrivato alla risposta che è avvenuto 4,2 miliardi di anni fa. , circa quattrocento milioni di anni dopo la formazione della Terra e del nostro sistema solare.

La dott.ssa Sandra Alvarez Carretero, coautrice dello studio della School of Earth Sciences di Bristol, ha dichiarato: “Non ci aspettavamo che il pianeta Luca fosse così vecchio, a centinaia di milioni di anni dalla formazione della Terra. Tuttavia, i nostri risultati sono coerenti”. con opinioni recenti sull’abitabilità della Terra primordiale.

Approfondimenti fisiologici e modellizzazione evolutiva di LUCA

Successivamente, il team ha lavorato per determinare la biologia di LUCA modellando le caratteristiche fisiologiche delle specie viventi attraverso il lignaggio della vita fino a LUCA. L’autore principale, il dottor Edmund Moody, ha spiegato: “La storia evolutiva dei geni è complicata dal loro scambio tra lignaggi. Dobbiamo utilizzare modelli evolutivi complessi per riconciliare la storia evolutiva dei geni con la genealogia delle specie”.

Il dottor Tom Williams, coautore dello studio della School of Biological Sciences di Bristol, ha dichiarato: “Uno dei veri vantaggi qui è l’applicazione dell’approccio di riconciliazione dell’albero genetico e dell’albero delle specie a un insieme così diversificato di dati che rappresentano domini fondamentali della vita come archaea e batteri questo ci consente “Dicendolo in modo abbastanza sicuro e valutando quel livello di fiducia su come vive LUCA”.

Le complessità del progetto LUCA e il suo impatto ambientale

Il professor David Pisani, coautore dello studio, ha dichiarato: “Il nostro studio ha dimostrato che LUCA era un organismo complesso, non molto diverso dai moderni procarioti, ma ciò che è veramente interessante è che aveva chiaramente un sistema immunitario precoce, dimostrando che anche prima “4,2 miliardi di anni fa, i nostri antenati erano impegnati in una corsa agli armamenti contro i virus.”

Il coautore Tim Lenton (della School of Geography dell’Università di Exeter) ha dichiarato: “I LUCA stavano chiaramente sfruttando e modificando il loro ambiente, ma è improbabile che vivessero da soli. I loro rifiuti avrebbero potuto essere cibo per altri microbi, come i metanogeni , che contribuirebbe a creare un ecosistema di riciclaggio”.

Le implicazioni più ampie dello studio per i primi anni di vita

La coautrice Professoressa Anya Spang (Istituto reale olandese per la ricerca marina) ha aggiunto: “I risultati e i metodi utilizzati in questo lavoro andranno a beneficio anche di studi futuri che indagheranno più in dettaglio la successiva evoluzione degli archaea alla luce della storia della Terra, compresi quelli meno studiati archaea e i loro rappresentanti metanogenici”.

Il professor Philip Donoghue, coautore, ha dichiarato: “Il nostro lavoro riunisce dati e metodi provenienti da più discipline, rivelando intuizioni sulla Terra e sui primi anni di vita che non potevano essere raggiunti da nessuna disciplina da sola. Mostra anche la rapidità con cui un ecosistema si è stabilito all’inizio Terra. Questo “suggerisce che la vita possa prosperare in biosfere simili alla Terra in altre parti dell’universo.”

Riferimento: “La natura dell’ultimo antenato comune universale e il suo impatto sul sistema terrestre primordiale” di Edmund R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L Xanthu, Richard A. Boyle e Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton e Philip C. J. Donoghue, 12 luglio 2024. Ecologia naturale ed evoluzione.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1

Allo studio hanno partecipato anche scienziati dell’University College di Londra (UCL), dell’Università di Utrecht, del Centro di ricerca ambientale di Budapest e dell’Istituto di scienza e tecnologia di Okinawa della Graduate University.

La ricerca è stata finanziata dalla John Templeton Foundation. Le opinioni espresse in questa pubblicazione sono quelle degli autori e non riflettono necessariamente le opinioni della John Templeton Foundation.