Mokslininkams pavyko pažvelgti į pačią gyvybės aušrą Žemėje – gerokai anksčiau, nei atsirado sudėtingos ląstelės ir pirmieji žinomi organizmai. Remdamiesi šiuolaikinių gyvybės formų genetiniu kodu, jie rekonstruoja procesus, vykusius prieš daugiau kaip 4 mlrd. metų, kai mūsų planeta dar tik kūrė sąlygas gyvybei.
JAV biologai rado būdą tarsi „atsukti“ Žemės istoriją net iki 4,2 mlrd. metų. Paaiškėjo, kad mūsų tolimiausių protėvių genai veikia kaip savotiškas archyvas: juose išliko informacijos apie gyvybę, egzistavusią dar iki tol, kol gamta suformavo pirmąsias sudėtingas ląsteles.
Anksčiau manyta, kad sužinoti, kas vyko iki LUCA (paskutinio universalaus visų šiuolaikinių organizmų bendro protėvio), beveik neįmanoma, nes iš to laikotarpio nėra išlikusių fosilijų. Tačiau mokslininkų grupė parodė, kad šiuolaikinių organizmų genetinis kodas vis dėlto išsaugojo „atmintį“ apie pačius seniausius savo pirmtakus.
„Universalių paralogų“ metodas
Pagrindiniu atradimo raktu tapo vadinamieji universalūs paralogai – itin seni dubliuoti genai, aptinkami visose gyvybės formose: bakterijose, archėjose ir eukariotuose. Mokslininkų logika paprasta: jei tam tikras genas visose dabartinėse gyvybės šakose egzistuoja dviem kopijomis, vadinasi, jo padvigubėjimas įvyko dar gerokai anksčiau – organizmuose, gyvenusiuose iki LUCA atsiradimo.
Pasak tyrėjų, jei LUCA yra tarsi mūsų giminės medžio kamienas, tai šie ankstyvieji genų dublikatai – jo šaknys. Tokia prieiga leidžia susieti seniausias chemines reakcijas planetoje su šiandieninės biologijos „įrankiais“.
Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė aminoacil-tRNR sintetazėms – genams, kurie yra būtini baltymų sintezei. Analizė parodė, kad perėjimas prie šiuolaikinio genetinio kodo buvo ilgas ir sudėtingas procesas: jis vyko per daugybę biosintezės etapų dar iki mūsų bendro protėvio susiformavimo.
Vis aiškiau, kad LUCA nebuvo nei pirmoji, nei vienintelė gyvybės forma planetoje. Greičiau jis gyveno jau susiformavusioje ir gana produktyvioje ekosistemoje. Nemaža dalis to laikotarpio baltymų negrįžtamai išnyko dėl evoliucijos bei nuolatinio genų apsikeitimo tarp mikroorganizmų, tačiau nedidelė išlikusių paralogų dalis šiandien yra neįkainojama – tai vieninteliai tiesioginiai gyvybės aušros liudytojai.
Šis tyrimas praplečia biologijos pažinimo ribas ir leidžia tikrinti hipotezes apie gyvybės kilmę, kurios iki šiol dažniausiai buvo laikomos beveik vien teorinėmis. Universalūs paralogai tampa vieninteliais „liudytojais“ epochos, iš kurios Žemės geologiniuose sluoksniuose nebeliko jokių fizinių pėdsakų.
