TLDR: Vědátoři identifikovali vzácné genové rodiny, tzv. univerzální paralogy, které se zdvojily ještě před vznikem posledního univerzálního společného předka života – LUCA – jenž žil asi před 4 miliardami let. Studie tuna.

Geny starší než život neznamenají to, jak to na první pohled zní! Protože, co si budem, zní to jako nějaký famózní důkaz původu života mimo Zemi! Ale jenom fakt na první pohled…

Pojďme však postupně – a vraťme se nejen víc jak 4 miliardy let nazpět, ale i do dřevního roku 2016!

„Co se stalo v roce 2016?“

Už jste určitě slyšeli o Lucy – společné předchůdkyni všech lidí. V roce 2016 ale vědci z Düsseldorfu (tým kolem Williama Martina) posunuli pátrání po společném předkovi všeho živého o kus dál po ose času – konkrétně o zhruba čtyři miliardy let. V době, kdy byla Země sotva půl miliardy let stará, měl podle jejich genetických analýz existovat organismus s krycím jménem LUCA – Last Universal Common Ancestor, poslední univerzální společný předek buněčného života.

S takovým časovým odstupem jeho existenci samozřejmě není možné prokázat paleontologickými nálezy. Vědci se proto obrátili na genetiku. Analyzovali miliony genů bakterií a archeí – dvou evolučně nejvzdálenějších domén života. Eukaryota (rostliny, živočichové, houby) do analýzy přímo nevstupovala, protože vznikla později kombinací těchto dvou linií.

Z porovnání genů vyšlo, že LUCA měl relativně omezenou, ale funkčně zajímavou výbavu – stovky genových rodin souvisejících s metabolismem vodíku, prací s kovy a fungováním v prostředí bez kyslíku. To silně naznačovalo, že žil v podmínkách podobných dnešním hydrotermálním průduchům na mořském dně.

„Cool, takže to bylo vyřešeno?“

No, tohle zjištění podpořilo teorii, že právě hydrotermální průduchy mohly být kolébkou života. Jenže spor tím neskončil. Jiní biochemici – například tým Johna Sutherlanda – dál obhajovali scénář vzniku života v mělkých vodách s přístupem UV záření a komplexním anorganickým sloučeninám.

A pak tu byla ještě třetí možnost: život mohl vzniknout jinde, ale během období tzv. pozdního velkého bombardování byl povrch planety natolik nehostinný, že přežily jen linie schopné úkrytu v hlubokém oceánu. LUCA by pak nebyl „prvním životem“, ale posledním přeživším společným předkem.

Výzkum stále pokračuje a uplynulá dekáda ukazuje určitý posun debaty – aktuálně dokonce skrze objev genů, které jsou starší než ty v LUCA…

„Jak můžou být starší?“

Nově byly ve studii popsány geny zvané univerzální paralogy, které se vyskytují ve více kopiích téměř u všech dnešních organismů – protože jejich zdvojení proběhlo ještě před rozdělením hlavních linií života. Jejich původ tedy musí sahat ještě hlouběji do minulosti než samotný LUCA.

Co do účelu taky neukazují na mimozemské inženýrství – univerzální paralogy se podílejí hlavně na tvorbě bílkovin a transportu přes buněčné membrány, tedy těch naprosto nejzákladnějších buněčných funkcích. Což naznačuje, že právě vznik těchhle genů patřil k úplně prvním krokům biologické evoluce!

„No a to víme jak jistě?“

Stejně jako v roce 2016. Na paralogy neukazuje nějaká fosilie, takže ještě neutíkejte přepisovat encyklopedie! Na paralogy ukazuje podobná evoluční analýza jako dekádu nazpět z LUCA. Přesto se zdá, že protein, pro který prageny obsahovaly plány, skutečně již mohl interagovat s membránami a pomáhat zabudovávat proteiny do buněk – tedy pokládat proces klíčový pro fungování prvních buněk.

Dekáda výzkumu tedy rozšířila naše představy o vzniku života, ale zdaleka není výzkum u konce. Aspoň prozatím to ale ukazuje, že je to všecko prostě chemie – a skrze ni se čím dál víc ukazuje, že první život byl biochemicky aktivní, komplexní a evolučně experimentující, podobně jako jeho potomci dnes!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]