Введение
Наиболее недавний общий предок всей существующей жизни на Земле. Филогенетическое дерево, связывающее все основные группы живых организмов, а именно бактерии, археи и эукариоты, как было предложено Воузом и др. в 1990 году. Раннее представление о дереве жизни было предложено Жаном Батистом Ламарком в его "Философии зоологии" в 1809 году. Чарльз Дарвин более известным образом выдвинул теорию всеобщего общего происхождения посредством эволюционного процесса в своей книге "О происхождении видов" в 1859 году: "Поэтому, основываясь на аналогии, я полагаю, что, вероятно, все органические существа, когда-либо жившие на Земле, произошли от какой-то одной изначальной формы, в которую была вдохнута жизнь". Последнее предложение книги начинается с повторения этой гипотезы: "В этом взгляде на жизнь, с ее различными проявлениями силы, есть величие, изначально вдохнувшее жизнь в немногие формы или в одну".
[[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=
Альтернативные интерпретации
Некоторые другие исследователи оспорили выводы Вайс и др. (2016). Сара Беркемер и Шон МакГлинн утверждают, что Вайс и др. недостаточно полно изучили семейства белков, из-за чего филогенетические деревья оказались неполными и не смогли правильно описать эволюцию белков. Существует два риска при попытке установить условия среды обитания LUCA на основе почти универсального распространения генов (как это сделали Вайс и др. в 2016 году). С одной стороны, существует риск ошибочно приписать случаи конвергенции или горизонтального переноса генов вертикальному наследию; с другой стороны, существует риск ошибочно отнести потенциальные семейства генов LUCA к событиям горизонтального переноса генов. Филогеномный и геохимический анализ набора белков, происхождение которых, вероятно, восходит к LUCA, показал, что у LUCA были K+-зависимые GTPазы, а ионный состав и концентрация внутриклеточной жидкости характеризовались высоким соотношением K+/Na+, а также присутствием NH4+, Fe2+, CO2+, Ni2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, пирофосфата и PO3 4-, что указывает на среду обитания в виде наземного горячего источника. Вероятно, у LUCA был метаболизм на основе фосфатов. Кроме того, эти белки не связаны с аутотрофией (способностью организма создавать собственное органическое вещество), что позволяет предположить, что LUCA вел гетеротрофный образ жизни (потребляя органическое вещество), и его рост зависел от органического вещества, производимого окружающей средой. Ник Лейн утверждает, что Na+/H+-антипортеры могут легко объяснить низкую концентрацию Na+ в LUCA и его потомках. Наличие ферментов энергетического метаболизма CODH/ацетил-КоА-синтазы у LUCA может быть совместимо не только с аутотрофным образом жизни, но и с жизнью в качестве миксотрофа или гетеротрофа. Вайс и др. (2018) возражают, что ни один фермент не определяет трофический образ жизни, и что гетеротрофы эволюционировали от автотрофов.
Доказательство того, что ЛУКА был мезофилом
Несколько линий доказательств сейчас указывают на то, что LUCA не был термофилом. Содержание пар нуклеотидов G + C (по сравнению с частотой встречаемости пар A + T) может служить индикатором теплового оптимума организма, поскольку они более термостабильны благодаря дополнительной водородной связи. В результате они чаще встречаются в рРНК термофилов; однако в реконструированной рРНК LUCA это не наблюдается. Критике подвергается идентификация термофильных генов у LUCA, так как они могли появиться позже в археях или бактериях, а затем перемещаться между ними посредством горизонтального переноса генов, как предполагалось в гипотезе Вёзе 1998 года. LUCA мог быть мезофилом, фиксирующим CO2 и использующим H2, и обитать вблизи гидротермальных источников. Дополнительным свидетельством мезофильного характера LUCA является аминокислотный состав его белков. Содержание аминокислот I, V, Y, W, R, E и L (обозначаемых как IVYWREL) в белках организма коррелирует с его оптимальной температурой роста. Согласно филогенетическому анализу, содержание IVYWREL в белках LUCA указывает на то, что его оптимальная температура была ниже 50°C.
Возраст
Исследования, проведённые с 2000 по 2018 год, указывают на всё более древний возраст LUCA. В 2000 году оценки возраста LUCA колебались от 3,5 до 3,8 миллиардов лет назад, относящиеся к палеоархею, то есть за несколько сотен миллионов лет до самых ранних известных ископаемых свидетельств жизни, возраст которых оценивается от 3,48 до 4,28 миллиардов лет назад. Это помещало возникновение первых форм жизни вскоре после Поздней тяжёлой бомбардировки, которая, как считалось, неоднократно стерилизовала поверхность Земли. Однако исследование 2018 года, проведённое Холли Беттс и её коллегами, применило модель молекулярных часов к геномным и палеонтологическим данным (102 вида, 29 общих генов, кодирующих белки, преимущественно рибосомальных), и пришло к выводу, что LUCA существовала до Поздней тяжёлой бомбардировки. Исследователи предположили, что после события формирования Луны, датированного ими 4,520 миллиардами лет назад, не происходило стерилизующих событий, и заключили, что наиболее вероятный возраст LUCA находится в пределах 50 миллионов лет от этой даты.
ЛУКА и вирусы
Происхождение вирусов остаётся предметом споров. Поскольку вирусам необходимы клетки-хозяева для репликации, вероятно, они возникли после формирования клеток. Вирусы могут иметь множественное происхождение, и различные типы вирусов могли эволюционировать независимо на протяжении истории жизни. Более того, значительная эволюция вирусов, по-видимому, предшествовала LUCA, поскольку структура "желе-ролл" капсидных белков общая для вирусов РНК и ДНК во всех трех доменах жизни. Вирусы LUCA, вероятно, в основном представляли собой вирусы dsDNA, принадлежащие к группам Duplodnaviria и Varidnaviria. Две другие группы одноцепочечных вирусов ДНК в составе Monodnaviria – Microviridae и Tubulavirales – вероятно, инфицировали последнего общего предка бактерий. Последний общий предок архей, вероятно, был хозяином вирусов веретенообразной формы. Все они могли повлиять на LUCA, и в этом случае каждый из них должен был быть утрачен в домене хозяина, где он больше не встречается. В отличие от этого, вирусы РНК, по-видимому, не были важными паразитами LUCA, хотя логично было бы предположить, что вирусы возникли с вирусов РНК, непосредственно произошедших из мира РНК. Вместо этого, к моменту существования LUCA, вирусы РНК, вероятно, уже проиграли конкуренцию вирусам ДНК. Вирусы могли эволюционировать до LUCA, но после Первого универсального общего предка (FUCA), согласно гипотезе редукции, согласно которой гигантские вирусы произошли от примитивных клеток, ставших паразитическими.