Останній універсальний спільний предок

Останній універсальний предок (англ. last universal ancestor, LUA), інакше Останній універсальний спільний предок (англ. last universal common ancestor, LUCA) — гіпотетичний найближчий загальний предок всіх живих організмів, що нині існують на Землі. Жив приблизно 3,6-4,1 млрд років тому.

Кладограма, побудована на основі аналізу рРНК. Показує зв'язок бактерій, архей і еукаріотів з останнім універсальним спільним предком (позначений чорним стовбуром внизу дерева)

Характерні риси

Сформульовані на основі рис, властивих всім організмам, що незалежно існують на Землі.

• Генетичний код заснований на ДНК.
  • ДНК складається з чотирьох нуклеотидів (аденін, гуанін, тимін, цитозин).
  • Генетичний код складають кодони, що складаються з трьох нуклеотидів, утворюючи 64 різних триплети (4³). Оскільки використовується тільки 20 амінокислот, то різні кодони кодують одні й ті ж амінокислоти. Така відповідність існує як серед еукаріотів, так і серед прокаріотів. Археї та мітохондрії використовують схоже кодування з невеликими відмінностями.
  • ДНК складається з двох ниток завдяки залежності від шаблону ДНК-полімерази.
  • Цілісність ДНК забезпечується групою обслуговуючих ферментів, включаючи топоізомеразу, ДНК-лігази та інші ферменти репарації ДНК. Крім цього ДНК захищена зв'язуючими її білками, таким як гістони.
• Генетичний код відображається через РНК, що складаються з одного ланцюгу послідовності нуклеотидів.
  • РНК синтезується залежною від ДНК ДНК-полімеразою з використанням нуклеотидів ДНК, за винятком тимідину, замість якого в РНК служить уридин.
• Генетичний код відображається в білки. Всі інші властивості організму (такі як синтез ліпідів або вуглеводів) — результат роботи білків- ферментів.
• Білки збираються з вільних амінокислот, шляхом трансляції мРНК з допомогою рибосом, тРНК та групи споріднених білків.
  • Рибосоми складаються з двох субодиниць, великої та малої.
  • Кожна субодиниця рибосоми включає ядро рибосомних РНК і оточена рибосомними білками.
  • Молекули РНК (рРНК та тРНК) відіграють важливу роль у каталітичній роботі рибосом.
• Використовується тільки 20 амінокислот, це лише мала частина від незліченної кількості нетипових амінокислот. Використовуються тільки L-ізомери.
  • Амінокислоти повинні синтезуватися з глюкози групою особливих ферментів. Напрямки синтезу є довільними і зберігаються.
• Можливе використання глюкози як джерела енергії та вуглецю. Для цього використовуються D-ізомери.
  • Гліколіз йде шляхом довільного розщеплення.
• АТФ використовується як переносник енергії.
• Клітина оточена клітинною стінкою, яка складається з подвійного ліпідного шару — грамнегативною типу .
• Всередині клітини концентрація натрію нижча, а калію — вища, ніж зовні. Відхилення підтримується особливим іонним насосом.
• Останній універсальний спільний предок розмножується шляхом подвоєння всього вмісту генетичного матеріалу, за чим слідує поділ клітини.

Припущення

Наприкінці 1970-х рр. Карл Воуз запропонував тридоменну класифікацію організмів. Вважаючи, що представники першої з виділеної ним групи прокаріотів можуть бути давнішими, ніж власне бактерії, Воуз назвав їх архебактеріями, або археями. . Це твердження було підкріплено тим, що всі відомі археї мали вкрай високу стійкість до екстремальних умов навколишнього середовища, таких як висока солоність, температура та кислотність, і привело деяких учених до припущення, що останній загальний предок розвивався в таких місцях, як чорні курці, де такі крайнощі панують понині. Однак згодом він прийшов до висновку про те, що обидві групи походять від загального предка і запропонував термін «прогенот» для позначення примітивної предкової форми. Крім того, були відкриті археї, що існують в менш ворожих середовищах, на основі чого було зроблено висновок, що останній загальний предок волів температур, що не перевищують 50 ° C. Тепер багато систематиків вважають, що він більш тісно пов'язаний з еукаріотами і бактеріями, хоча це залишається дискусійним питанням.

Можливо, що всі представники останнього спільного предка вимерли і до нас дійшла тільки їхня генетична спадщина. Або, як було запропоновано Карломом Воузом, жоден з окремо взятих організмів не може розглядатися як останній загальний предок, бо генетичний спадок всіх сучасних організмів з'явився за допомогою горизонтального переносу генів поміж стародавнього співтовариства організмів.

Типові помилки

Всупереч можливим помилковим припущенням, останній універсальний предок не є:

1. Першим існуючим організмом;
2. Найпримітивнішим з можливих організмів.
3. Єдиним видом істот, що жили в той час на Землі.

Посилання та примітки

1. Doolittle, W. Ford (February, 2000). «Uprooting the tree of life». Scientific American 282 (6): 90-95. ((ref-en))
2. Nicolas Glansdorff, Ying Xu & Bernard Labedan: The Last Universal Common Ancestor: emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner. Biology Direct 2008, 3:29. ((ref-en))
3. G. Wächtershäuser, Towards a reconstruction of ancestral genomes by gene cluster alignment. System. Appl. Microbiol. 21, 473—477 (1998) (англ.)
4. 101/Bio 101 Lectures / Life / life.htm What is Life?^{[недоступне посилання з липня 2019]}, by Michael Gregory, Clinton College ((ref-en))
5. 3 / 805 The universal nature of biochemistry, by Norman R. Pace, PNAS | January 30, 2001 | vol. 98 | no. 3 | 805—808 ((ref-en))
6. G. Wächtershäuser From pre-cells to Eukarya — a tale of two lipids. Mol. Microbiol. January, 47 (1) 13-22 (2003) PMID: 12492850 (англ.)
7. Cavalier-Smith T. Rooting the tree of life by transition analyses. Biology Direct. 2006 № 19 DOI 10.1186/1745-6150-1-19 http://www.biology-direct.com/content/pdf/1745-6150-1-19.pdf [ 2011-09-30 у Wayback Machine.]
8. РНК-світ: біля витоків життя^{[недоступне посилання з липня 2019]} С. А. Боринська
9. 2257629 / Нові дані про останнього універсального предка
10. Carl Woese The universal ancestor// Proceedings of the National Academy of Sciences. — Т. 95. — № 12. — С. 6854—6859. http://www.pnas.org/content/95/12/6854.full.pdf+html