Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жер бетіндегі барлық қазіргі тіршіліктің ең соңғы ортақ ата-тегі.
Most recent common ancestor of all current life on Earth
Жан Батист Ламарк 1809 жылы «Зоологиялық философия» еңбегінде өмір ағашының алғашқы суретін жасады. Чарльз Дарвин 1859 жылы «Түрлердің шығу тегі» кітабында эволюциялық процесс арқылы жалпы ортақ тектің теориясын ұсынды: «Осыған орай, бұл жерде қандай да бір органикалық тіршілік болса, олардың барлығы бір бастапқы нысандан тараған, оған алғашқы тыныс сыйырған деп аналогиямен қорытындылаймын». Кітаптың соңғы сөйлемі гипотезаны қайталаумен басталады: «Өмірдің осы тұжырымдамасында, оның сан алуан күштері бастапқыда бірнеше нысанға немесе бір нысанға сыйырғаннан кейін, зорлық бар».
[[File:Phylogenetic tree of life 1990 LUCA. svg|thumb|upright=1.75|Phylogenetic tree linking all major groups of living organisms, namely the Bacteria, Archaea, and Eukarya, as proposed by Woese et al 1990, An early tree of life was sketched by Jean Baptiste Lamarck in his Philosophie zoologique in 1809. Charles Darwin more famously proposed the theory of universal common descent through an evolutionary process in his book On the Origin of Species in 1859: "Therefore I should infer from analogy that probably all the organic beings which have ever lived on this earth have descended from some one primordial form, into which life was first breathed." The last sentence of the book begins with a restatement of the hypothesis:
blockquote|text=There is grandeur in this view of life, with its several powers, having been originally breathed into a few forms or into one |source=
Альтернативті түсіндірмелер
Кейбір зерттеушілер Weiss et al. 2016 жылғы қорытындыларын сынға алды. Сара Беркемер мен Шон МакГлинн Weiss et al. протеиндер отбасыларын жеткіліксіз мөлшерде сынағандықтан, филогенетикалық ағаштар толық болмады және протеиндердің эволюциясын дұрыс сипаттай алмады деп мәлімдейді. LUCA-ның ортасын генаралық таралу арқылы анықтауға тырысудың (Weiss et al. 2016 сияқты) екі тәуекелі бар. Біріншіден, конвергенция немесе горизонтальдық гендер алмасу оқиғаларын тік тектік эволюцияға қате жатқызу қаупі бар; екіншіден, LUCA гендік отбасыларын горизонтальдық гендер алмасу оқиғалары ретінде қате түсіну қаупі бар. LUCA-ға дейін сақталған белгілі бір протеиндердің филогеномдық және геохимиялық талдауы, оның K⁺-тәуелді GTPазалары болғанын, ал жасуша ішіндегі сұйықтықтың иондық құрамы мен концентрациясы жоғары K⁺/Na⁺ қатынасы, NH₄⁺, Fe²⁺, CO₂⁺, Ni²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, пирофосфат және PO₃⁴⁻ құрамын көрсетті, бұл жер бетіндегі ыстық сулы көздерде тіршілік еткенін көрсетеді. Оның метаболизмі фосфатқа негізделген болуы мүмкін. Бұған қоса, бұл протеиндер автотрофиямен (организмнің өздігінен органикалық затты жасау қабілетімен) байланысты емес, LUCA гетеротрофты тіршілік салтымен (органикалық затты тұтыну) және оның өсуі физикалық ортада пайда болған органикалық заттарға тәуелді болғанын көрсетеді. Ник Лейн Na⁺/H⁺ антипортерлері LUCA және оның ұрпақтарындағы Na⁺ концентрациясының төмендігін түсіндіруге мүмкіндік береді деп санайды. LUCA-дағы энергияны өңдеу ферменттері CODH/ацетил коэнзим А синтетазасының болуы автотрофиямен ғана емес, сонымен қатар миксотрофиямен немесе гетеротрофиямен де үйлесімді болуы мүмкін. Weiss et al. 2018 жылы ешбір фермент трофикалық өмір салтын анықтамайды және гетеротрофтар автотрофтардан пайда болды деп жауап берді.
Some other researchers have challenged Weiss et al. 's 2016 conclusions. Sarah Berkemer and Shawn McGlynn argue that Weiss et al. undersampled the families of proteins, so that the phylogenetic trees were not complete and failed to describe the evolution of proteins correctly. There are two risks in attempting to attribute LUCA's environment from near universal gene distribution (as in Weiss et al. 2016). On the one hand, it risks misattributing convergence or horizontal gene transfer events to vertical descent; on the other hand, it risks misattributing potential LUCA gene families as horizontal gene transfer events. A phylogenomic and geochemical analysis of a set of proteins that probably traced to the LUCA show that it had K+ dependent GTPases and the ionic composition and concentration of its intracellular fluid was seemingly high K+/Na+ ratio, NH4+, Fe2+, CO2+, Ni2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, pyrophosphate, and PO3 4 which would imply a terrestrial hot spring habitat. It possibly had a phosphate based metabolism. Further, these proteins were unrelated to autotrophy (the ability of an organism to create its own organic matter), suggesting that the LUCA had a heterotrophic lifestyle (consuming organic matter) and that its growth was dependent on organic matter produced by the physical environment. Nick Lane argues that Na+/H+ antiporters could readily explain the low concentration of Na+ in the LUCA and its descendants. The presence of the energy handling enzymes CODH/acetyl coenzyme A synthase in LUCA could be compatible not only with being an autotroph but also with life as a mixotroph or heterotroph. Weiss et al. 2018 reply that no enzyme defines a trophic lifestyle, and that heterotrophs evolved from autotrophs.
ЛУКА-ның мезофильді екендігіне дәлел
Қазір бірнеше дәлел ЛУКА термофильді емес екенін көрсетеді. G + C нуклеотидтік жұптарының мөлшері (A + T жұптарымен салыстырғанда) организмнің жылулық оптималдығын көрсете алады, себебі олар қосымша сутекті байланыс арқасында жылуға төзімдірек. Осының салдарынан, олар термофильдердің рРНК-сында жиі кездеседі; бірақ LUCA-ның қалпына келтірілген рРНК-сында мұндай жағдай байқалмайды. LUCA-да термофильді гендердің анықталуы сынға ұшырады, себебі олар археялар немесе бактерияларда кейінірек пайда болып, содан кейін Воузедің 1998 жылғы гипотезасындағыдай, горизонтальді гендер алмасу арқылы олардың арасында таралуы мүмкін. LUCA CO2-ні бекітіп, H2-ге тәуелді және гидротермальдық қайнарларға жақын өмір сүрген мезофил болған болуы мүмкін. LUCA-ның мезофильді екенін көрсететін тағы бір дәлел – оның ақуыздарының аминқышқылдық құрамы. Организмнің ақуыздарында I, V, Y, W, R, E және L аминқышқылдарының (IVYWREL деп белгіленеді) көп болуы оның ең қолайлы өсу температурасымен байланысты. Филогенетикалық талдауға сәйкес, LUCA ақуыздарындағы IVYWREL мөлшері оның оптималды температурасы 50°C-тан төмен болғанын көрсетеді.
Several lines of evidence now suggest that LUCA was non thermophilic. The content of G + C nucleotide pairs (compared to the occurrence of A + T pairs) can indicate an organism's thermal optimum as they are more thermally stable due to an additional hydrogen bond. As a result they occur more frequently in the rRNA of thermophiles; however this is not seen in LUCA's reconstructed rRNA. The identification of thermophilic genes in the LUCA has been criticized, as they may instead represent genes that evolved later in archaea or bacteria, then migrated between these via horizontal gene transfer, as in Woese's 1998 hypothesis. LUCA could have been a mesophile that fixed CO2 and relied on H2, and lived close to hydrothermal vents. Further evidence that LUCA was mesophilic comes from the amino acid composition of its proteins. The abundance of I, V, Y, W, R, E, and L amino acids (denoted IVYWREL) in an organism's proteins is correlated with its optimal growth temperature. According to phylogentic analysis, the IVYWREL content of LUCA's proteins suggests its ideal temperature was below 50°C.
Жасы
2000 жылдан 2018 жылға дейінгі зерттеулер ЛУКА-ның пайда болу уақытын одан да ертерекке жылжытты. 2000 жылы ЛУКА-ның жасы шамамен 3,5-3,8 миллиард жыл бұрынғы палеоархеан дәуіріне, ал өмірдің ең алғашқы қазбалық қалдықтарының жасы 3,48-4,28 миллиард жылға дейін естімелі болған. Бұл, өмірдің алғашқы формаларының пайда болуы, Жер бетін қайталап стерильдеген деп саналатын кешкі ауыр бомбалаудан кейін көп ұзамай болғанын көрсетеді. Дегенмен, 2018 жылы Холли Беттс және оның әріптестері геномдық және қазбалық деректерге (102 түр, 29 жалпы ақуызды кодтайтын ген, негізінен рибосомалық) молекулалық сағат моделін қолданып, ЛУКА кешкі ауыр бомбалаудан бұрын пайда болды деген қорытындыға келді. Олар Айдың пайда болу оқиғасынан кейін стерильдеу оқиғасы болмады деп есептеді, оны 4,520 миллиард жыл бұрын деп санады және ЛУКА-ның пайда болу мерзімі осы оқиғадан кейін 50 миллион жыл ішінде болған деген тұжырым жасады.
Studies from 2000 to 2018 have suggested an increasingly ancient time for the LUCA. In 2000, estimates of the LUCA's age ranged from 3.5 to 3.8 billion years ago in the Paleoarchean, a few hundred million years before the earliest fossil evidence of life, for which candidates range in age from 3.48 to 4.28 billion years ago. This placed the origin of the first forms of life shortly after the Late Heavy Bombardment which was thought to have repeatedly sterilized Earth's surface. However, a 2018 study by Holly Betts and colleagues applied a molecular clock model to the genomic and fossil record (102 species, 29 common protein coding genes, mostly ribosomal), concluding that LUCA preceded the Late Heavy Bombardment. They assumed that there was no sterilizing event after the Moon forming event, which they dated as 4.520 billion years ago, and concluded that the most likely date for LUCA was within 50 million years of that.
ЛУКА және вирустар
Вирустардың пайда болуы әлі де даулы мәселе болып қалуда. Вирустар көбейе алу үшін қабылдаушы жасушаларға мұқтаж болғандықтан, олар жасушалар пайда болғаннан кейін пайда болған болуы мүмкін. Вирустардың бірнеше пайда болу ошағы болуы мүмкін, және вирустардың әртүрлі түрлері тіршілік тарихында тәуелсіз дамыған болуы мүмкін. Сонымен қатар, вирустардың кең ауқымды эволюциясы ЛУКА-дан бұрын жүрген сияқты, себебі капсид ақуыздарының желелі құрылымы РНК және ДНК вирустарының барлық үш тіршілік доменінде ортақ. LUCA вирустары негізінен екі тізбекті ДНҚ вирустарынан тұрған, олар Duplodnaviria және Varidnaviria топтарына жатады. Моноднавирия құрамындағы екі басқа бір тізбекті ДНҚ вирусы – Микровирустар және Тубулавирустар соңғы бактериялық ортақ ата-тегін жұқтырған болуы мүмкін. Соңғы археялық ортақ ата-тегінде, мүмкін, шпиндел тәрізді вирустар болған. Бұлардың барлығы LUCA-ға әсер еткен болуы мүмкін, және осы жағдайда олардың әрқайсысы қазірде жоқ болған қабылдаушы доменде жоғалған болуы керек. Керісінше, РНК вирустары ЛУКА-ның маңызды паразиттері болмаған, тіпті қарапайым ойлау бойынша вирустар РНК әлемінен тікелей пайда болған РНК вирустарынан бастау алған болар еді. Алайда, ЛУКА өмір сүрген кезде, РНК вирустары ДНҚ вирустарынан бәсекелестікте жеңіліп қалған болуы мүмкін. Вирустар ЛУКА-дан бұрын, бірақ бірінші ғаламдық ортақ ата-тектен (FUCA) кейін дамуы мүмкін, бұл редукция гипотезасына сәйкес келеді, онда алып вирустар бастапқы жасушалардан паразиттік тіршілікке ауысқан.
The origin of viruses remains disputed. Since viruses need host cells for their replication, it is likely that they emerged after the formation of cells. Viruses may even have multiple origins and different types of viruses may have evolved independently over the history of life. Furthermore, extensive virus evolution seems to have preceded the LUCA, since the jelly roll structure of capsid proteins is shared by RNA and DNA viruses across all three domains of life. LUCA's viruses were probably mainly dsDNA viruses in the groups called Duplodnaviria and Varidnaviria. Two other single stranded DNA virus groups within the Monodnaviria, the Microviridae and the Tubulavirales, likely infected the last bacterial common ancestor. The last archaeal common ancestor was probably host to spindle shaped viruses. All of these could well have affected the LUCA, in which case each must since have been lost in the host domain where it is no longer extant. By contrast, RNA viruses do not appear to have been important parasites of LUCA, even though straightforward thinking might have envisaged viruses as beginning with RNA viruses directly derived from an RNA world. Instead, by the time the LUCA lived, RNA viruses had probably already been out competed by DNA viruses. Viruses might have evolved before LUCA but after the First universal common ancestor (FUCA), according to the reduction hypothesis, where giant viruses evolved from primordial cells that became parasitic.