Рубрики
Вопрос «как возникла жизнь?» — это одна из самых больших загадок современной науки. Хотя большинство ученых считают, что все формы жизни произошли от общего примитивного древнего микроорганизма, детали обрезаются. Какие гены, которыми обладает данная форма жизни, и где? Новое исследование, опубликованное в Nature микробиологии, проливает свет на возникновение и развитие этого древнего организма.
Опытные ученые заинтересовались происхождением жизни, как правило, решить эту проблему двумя разными способами. Один из них находится на нижней — вверх, когда они пытаются представить, как давно жизнь зародилась, а затем на реконструкцию основных этапах его возникновения в лаборатории. Альтернативный подход — «сверху-вниз» — для анализа и «отрубание» современных клеток, для того, чтобы упростить их и привести их основные этапы эволюции сложность клетки.
Информатики, которые пытаются решить эту проблему, использование больших объемов данных в результате революции в секвенировании ДНК. Она была залита ученых информацией о геноме организмов, от бактерии до человека. Они могут скрываться информации, относящейся к последовательностям ДНК примитивных клеток — первой клетки на планете, которые используют современные генетического кода, которые передавались через миллиарды поколений.
«Последний универсальный общий предок» предположил, чтобы быть одним из первых клетки, из которой вышло все живое на Земле. Взаимосвязь между этим предком и современных организмов часто визуализируются в виде эволюционных деревьев, первые известные примеры, из которых Чарльз Дарвин.
Секвенирование ДНК обеспечивает красивый и высоко количественная мера генетическая связь, которая пронизывает всю биологию. Один и тот же код из четырех оснований, с, G и t используется практически всеми организмами на планете. Поэтому, в принципе, могут быть использованы для построения эволюционных деревьев всю жизнь. Мы знаем, что существуют определенные гены в начале клеточной жизни и унаследовали все последующие формы жизни. Через четыре миллиарда лет, копии, например, маленький Гена 16s ррнк постепенно изменяются в процессе случайных мутаций в отдельных родословных, которая привела к различным формам жизни. Из этого следует, что каждый из них имеет характерную последовательность, которая будет похожа на недавно появившихся организмов, но более разных в линиях, которая появилась ранее в эволюционный интервал.
Первый анализ этих «универсальных» последовательностей ДНК, проводится около 30 лет, привели к серьезным изменениям в нашей признательности к разнообразию жизни на Земле, и особенно разнообразие одного одноклеточные организмы без ядра (прокариоты). Они также дают совершенно новый домен прокариотных жизни, которая сейчас называется архей.
Пытаясь создать действительно универсальный деревьев, которые определяют возникновение всех современных клеток из последних универсальных предков, была ограничена рядом технических проблем. Одной из проблем является большое количество групп, которые отделены друг от друга с самого начала жизни. Кроме того, бактерии также могут обмениваться генами между собой, что трудно определить их происхождение.
Vodorode?
В новом исследовании ученые использовали умные передовой метод секвенированных генов прокариот в семье. Потом искать сходства и узоры на все группы бактерий, и нашли небольшой группы генов, которые присутствовали, например, археи и бактерии. Ученым удалось показать, что эти гены будут унаследованы от общего предка, а не были получены в процессе обмена.
Этот результат важен, поскольку он определяет конкретную группу бактерий (клостридий) и археи (метаногены), которые ранние версии этих генов, и показывает, что они очень старые и могут быть похожи на первых организмов, которые привели к появлению отдельных родословных бактерий и архей.
Что еще более важно, в природе генов, которые сохранились, рассказывает удивительную историю о среде, в которой он жил прошлым своего предка — в том числе, как у него энергии. Исследование показывает, что мир, населенный этими организмами четыре миллиарда лет назад сильно отличались от наших собственных. Свободного кислорода в нем не было, но если вы верите в гены, общий предок получал энергию из водорода, получаемого, видимо, геохимической активности земной коры. «Инертных» газов, включая углекислый газ и азот, при условии, основным строительным материалом для всех клеточных структур. Железо имеется в изобилии, а недостаток кислорода превратил его в нерастворимую ржавчину, поэтому этот элемент используется на ферменты в первой клетке. Некоторые из генов, как полагают, участвует в процессе адаптации к высоким температурам, который расскажет еще одну историю: организмы развились в водной среде — подобные современные гидротермальные источники или горячие источники, где они до сих пор с удовольствием живут бактерии.
К сожалению, у вас нет машины времени, которые нельзя непосредственно проверить эти результаты. Но такая информация представляет большой интерес, особенно для ученых, которые пытаются воссоздать форм примитивной жизни. Страшно подумать, что наших предков (первое) должно быть сделано без кислорода.
Древние микроорганизмы показали, что зародилась жизнь в гидротермальных условиях
Илья Хель