Nejmladší společný předek dnešních organismů miloval podmořské kuřáky  
Analýza genomů 1.800 bakterií a 130 archaeí prozradila, jak fungovala LUCA, dávný společný předek dnešních organismů.

Podmořský kuřák v Atlantickém oceánu. Kredit: P. Rona / Wikimedia Commons.
Podmořský kuřák v Atlantickém oceánu. Kredit: P. Rona / Wikimedia Commons.
Když se mluví o vzniku života na Zemi, dříve nebo později dojde řeč na cosi jménem LUCA. Jde o zkratku anglického Last Universal Common Ancestor, což lze přeložit jako „nejmladší společný předek dnešních organismů“. Aby nedošlo k mýlce, LUCA rozhodně nebyla prvním živým organismem na Zemi. Dokonce se můžeme vsadit, že LUCA žila ve světě plném rozmanitých stvoření. Jenže tyhle organismy nezanechaly potomky do dnešní doby, kdežto LUCA ano. A proto můžeme o LUCA něco rozumného zjistit, i kdy žila někdy před 3,5 až 4 miliardami let a spoléhat na fosilie z té doby by bylo naivní. Můžeme se totiž podívat, co mají dnešní organismy evolučně starobylých liniích společného.
William F. Martin. Kredit: Universität Düsseldorf.
William F. Martin. Kredit: Universität Düsseldorf.

Přesně tohle udělal tým, kterému šéfoval William Martin z Univerzity v Düsseldorfu. A pustili se do toho pěkně velkoryse. Analyzovali veškerá dostupná data pro 6,1 milionů genů kódujících proteiny z přečtených genomů 1.800 bakterií a 130 archaeí. Z celkem 286.514 skupin proteinů identifikovali 355 proteinových rodin, které měla zřejmě LUCA k dispozici. A z povahy těchto proteinových rodin pak už bylo možné odvodit, jak vlastně LUCA fungovala a v jakém prostředí asi žila.
Jaká tedy LUCA byla? Martin a spol. z genomů vyčetli, že LUCA žila v anaerobním prostředí, tedy bez kyslíku a používala metabolickou dráhu Wood–Ljungdahl (reductive acetyl-coenzyme A pathway), která zahrnuje vodík v roli donoru elektronu a oxid uhličitý jako akceptor elektronu i základní stavební molekulu pro biosyntézu. LUCA rovněž využívala fixaci molekulárního dusíku a žila v horkém prostředí.
Složitý svět podmořských kuřáků. Kredit: NOAA.
Složitý svět podmořských kuřáků. Kredit: NOAA.

Badatelé také zjistili, že z dnešních mikroorganismů životní styl LUCA připomínají klostridie a metanogeni. Pokud jde o to, kde LUCA žila, tak Martin s kolegy sází na geochemicky aktivní prostředí, plné vodíku, oxidu uhličitého a železa. Takové prostředí představují podmořské kuřáky, hydrotermální průduchy na mořském dně, kde se valí voda o teplotě 400 °C a plná chemických látek.
Co se dělo před ní, a kolem ní, nevíme.
Co se dělo před ní, a kolem ní, nevíme. Červeně eukarya, modře bakteria, zeleně archea.

 

Prakticky všechny dnešní organismy mají k dispozici buněčné pumpy, které pumpují ionty přes biologické membrány a vytvářejí tím elektrochemický gradient, použitelný k výrobě energetických molekul. LUCA ale takový gradient zřejmě nevytvářela. Musela se spolehnout na přírodní gradient, který existuje mezi vodou chrlenou podmořskými kuřáky a okolní mořskou vodou. Proto byla zřejmě LUCA vázaná na podmořské kuřáky nebo podobná místa.

Metabolická dráha Wood–Ljungdahl. Kredit: Yikrazuul / Wikimedia Commons.
Metabolická dráha Wood–Ljungdahl. Kredit: Yikrazuul / Wikimedia Commons.
Zajímavé je i to, že podle Martina a spol. v genetické výbavě LUCA zřejmě scházely geny zapojené do výroby aminokyselin. LUCA se zřejmě musela spoléhat na aminokyseliny, které tehdy samovolně vznikaly v okolí podmořských kuřáků. 

Všechno nasvědčuje tomu, že podmořské kuřáky stále hrají ústřední roli v našich představách o původu života a fungování prvotních organismů. Sluneční soustava před cca 4 miliardami let prožívala bouřlivé časy Pozdního těžkého bombardování meteority. Jestli se v našich úvahách nějak zásadně nepleteme, tak mladá Země musela být pořádně rozbitá a doslova plná podmořských prasklin a kuřáků. V takovém prostředí si LUCA a ostatní dávné organismy musely vyloženě lebedit.


Literatura
NewScientist 27. 7. 2016, Nature Microbiology 1: 16116.

Datum: 31.07.2016
Tisk článku

Můj život se slony - Lawrence Anthony, Graham Spence
 
 
cena původní: 49 Kč
cena: 41 Kč
Můj život se slony
Lawrence Anthony, Graham Spence
Související články:

Byl vznik života na Zemi nevyhnutelný?     Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2013)
Senzační objev ztracených příbuzných z Lokiho hradu     Autor: Stanislav Mihulka (08.05.2015)
Začal život na Zemi už před 4,1 miliardami let?     Autor: Stanislav Mihulka (20.10.2015)



Diskuze:

Život na membránách

R OB,2016-08-03 12:57:44

Mě to pánové stačí takto .
Příliš dávná minulost snižuje smysl debaty o detailech .
Membrána mezi magmatem a vodou , dost vysoký teplotní gradient , vysoký strukturální gradient , reálný chemický cyklus , poruchy způsobené meteority jako centra . Pěkná fraktální symetrie života .
Ano takto nějak mohlo vzniknout to co tu je , v čase který na to byl k dispozici .
Pro výzkum detailu je nejlepší to zkusit zažehnout někde jinde a nejlíp to zkusit všelijak , tak jak to zkouší příroda :)

Odpovědět


Re: Život na membránách

Milan Krnic,2016-08-03 14:12:11

To by ovšem lidé, potažmo cokoli, nesměli být součástí přírody.

Odpovědět


Re: Re: Život na membránách

Jiří Novák,2016-08-03 15:31:13

Proč? Doposud to ničemu nevadilo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Život na membránách

Milan Krnic,2016-08-04 10:17:11

Nevadilo? Že by vadilo je nepředstavitelné.

Odpovědět

Pavel Pesek,2016-08-02 16:17:08

Ale oddělení eukariot je v tomto článku popisováno až po oddělení Lokiarcheota. A vůbec těch skupin archeot je mnohem víc.

http://www.osel.cz/popisek.php?popisek=17051&img=5nature14447-f5.jpeg

Je jaksi otázka, jestli tohle přeskupení nemůže mít na výsledek vliv. A za druhé je otázka, jak moc chtěli autoři LUCA napasovat na tvora, který dokáže žív v kuřácích, čili jestli záměrně nebo podvědomě výsledky trochu neohýbali směrem ke kuřákům.

Je hrozně divné, že by se takový organismus vyvinul už před 4.0 mld. lety a Země přitom vznikla před 4.6 mld lety. Měl by na to jen 600 mil let, to je hrozně málo. Spíš přiletěl na těch meteoritech. Ale pak by zase těžko měl metabolismus uzpůsobený pro kuřáky.

Každopádně, evoluce dost často ukazuje, že pokud dojde k vývoji nějakého nového druhu, ten původní druh dost často přežívá. Nový druh obsazuje volné prostředí, ale ne to obsazené. Takže někde by mohli přežívat.

Odpovědět

Pája

Pája Vašků,2016-08-01 15:56:20

K Souvisejícím článkům bych určitě přidal tento:

http://www.osel.cz/4685-ivot-z-kamene.html

Odpovědět

Cerny versus bily kurak

Roman Sobotka,2016-07-31 13:59:59

Na obrazku je tzv. cerny kurak, ale nejstarsi formy zivota jsou dnes spojovany spise s bilymi kuraky (white smokers).

http://hydrothermalventszcrenshaw.weebly.com/black--white-smokers.html

Pro vznik zivota je bily kurak velmi zajimave misto - ma porovitou strukturu s velikosti poru v jednotkach mikrometru a je probublavan vodikem. Puvodni ocean byl pravdepodobne dost kysely s vysokou koncentraci CO2. Vysledkem je tak vyrazny gradient pH v kuraku versus okoli. A elektrochemicky potencial na membrane je zakladem bunecne energetiky.

Odpovědět

Společný předek

Vitas Stradal,2016-07-31 13:17:51

Neměl by to být spíše "nejstarší společný předek dnešních organismů"?

Odpovědět


Re: Společný předek

Jakub Matouš1,2016-07-31 14:16:01

Kdepak Nejstarší společný předek všech živých organismů byl shluk proteinů který se dokázal replikovat. Zatímco nejmladší předek již bude mít DNA z kterého jsou tvořeny všechny živé organismy a tak jde přímo dohledat.

Odpovědět


Re: Re: Společný předek

Milan Krnic,2016-07-31 14:57:49

Koncet je to hezký, pohádkový.
Ať jsem konkrétní, pak, např., jaký tedy podle něho přímý předek vás?

Odpovědět


Re: Re: Re: Společný předek

Milan Krnic,2016-07-31 15:00:15

omlouvám se: Koncept; je tedy

Odpovědět


Re: Re: Re: Společný předek

Stanislav Florian,2016-07-31 15:12:21

Můj konkrétní přímý předek byl byl bílý kuřák (běloch).

Odpovědět


Re: Re: Re: Společný předek

Jakub Matouš1,2016-07-31 23:45:33

Souhlasím s panem Stanislavem Florianem, Odpověď na vaší otázku je můj otec. Ale to si domyslí i tříleté dítě, tak že předpokládám že jste se chtěl zeptat na něco jiného :) .

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Společný předek

Milan Krnic,2016-08-01 09:15:21

Zatímco obyčejně je k tomu potřeba zejména (resp. i) matka :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Společný předek

Milan Krnic,2016-08-03 14:21:26

Myslel jsem přímého předka, který byl jiný živočišný druh.
I když, když si to dobře zadefinujeme ...
No, ve zkratce, bez (zde fosilního) důkazu to cokoli pouze hypotéza. Obdobně jako to, že babičku sežral vlk. :)

Odpovědět

předek

Milan Krnic,2016-07-31 13:08:01

To je zajímavé, až biblicky pojaté vyvození.
Teď ještě dovodit těch zbylých n předků.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace