Kõigi elusorganismide viimane ühine esivanem (LUCA) elas umbes 4,5 miljardit aastat tagasi, see tähendab, et see on praktiliselt sama vanus kui planeet. Bioloogid jõudsid sellisele ootamatule järeldusele, kasutades kohtinguid "molekulaarse kella" meetodil … Tulemust tutvustatakse ajakirjas Nature Ecology & Evolution ilmunud teaduslikus artiklis, mille juhtis Davide Pisani Bristoli ülikoolist.
Traditsiooniline teabeallikas elu arengu kohta on muidugi fossiilid. Kuid Maa on muutuv planeet. Erosioon, mandri liikumine, vulkaaniline aktiivsus ja muud geoloogilised protsessid kustutavad järk-järgult mineviku jäljed. Teave Archean Eoni kohta (4,0–2,5 miljardit aastat tagasi) on äärmiselt killustatud. Lisaks on mõnikord täiesti raske aru saada, kas leitud fossiilid on bioloogilise päritoluga.
Kuid fossiilide register pole ainus teabeallikas elu arengu kohta. Elusorganismide evolutsioonipuu saab üles ehitada mitte ainult nende anatoomia, vaid ka DNA koodi tõlgendamise põhjal. Genoomi sarnasused ja erinevused näitavad, kui lähedased on teatud elusolendite rühmad, ning võimaldavad kindlaks teha, kellest nad pärit on. Seda tehakse sarnaselt fossiilide analüüsiga. Ainult juhul, kui paleontoloogide käsutuses on piiratud arv väliseid jooni, mida nad saavad omavahel võrrelda, on geneetika paremas olukorras: tegelikult võib iga tuhandet geeni pidada eraldi tunnuseks.
Geneetilised meetodid võimaldavad evolutsioonisündmusi toota ja dateerida. See põhineb molekulaarse kella meetodil. Selle olemus on üldiselt lihtne: arvatakse, et mutatsioonid kuhjuvad sama keskmise kiirusega (kuigi mõnel juhul tasub kaaluda selle reegli olulisi muudatusi). Seetõttu saab kahte evolutsioonilist haru eristavate mutatsioonide arvu järgi otsustada, kui kaua need erinevad.
Kahe meetodi (genoomse ja paleontoloogilise) abil saadud tulemused on üldiselt üksteisega kooskõlas. See tõestab veelkord, et teadus esindab õigesti Maa elu ajalugu. Neil juhtudel, kui fossiilide rekord on kehv (nagu näiteks Arheani ajastul), saavad genoomimeetodid kompenseerida teadmiste puudumist.
Pisani rühm arvutas ümber mutatsiooni kiiruse ja ehitas evolutsioonipuu, tuginedes peamiselt genoomilistele meetoditele, kuid kasutades ka dateeritud fossiile. Tulemused on muljetavaldavad.
Reklaamvideo:
Tuletame meelde, et vanimad fossiilsed jäljed elust on 3,95 miljardit aastat vanad. See aga ei tähenda, et uue teose autorite tulemused oleksid vastuolus paleontoloogiliste andmetega.
Fakt on see, et peaaegu kõik mis tahes ajastu fossiilid on maetud settekivimitesse. Elukorralduse kõige vanemad jäljed viitavad tegelikult Maa vanimatele säilinud settekivimitele. St elu võis eksisteerida palju varem, kuid selle jälgede jõudmiseks meie ajani polnud geoloogilisi tingimusi.
Mitmeid teisi evolutsioonisündmusi on samuti aegunud. Nii eraldusid bakterid ja arhaea autorite arvutuste kohaselt kõige varem 3,4 miljardit aastat tagasi. Eukarüootid (mis hõlmavad eriti kõiki mitmerakulisi) ilmusid umbes 1,84 miljardit aastat tagasi. Kõigi mitokondrite viimane ühine esivanem (tuletage meelde, et need rakuorganellid olid üldtunnustatud ideede kohaselt varem eraldi organismid) elasid 2,053–1,21 miljardit aastat tagasi.
Kõige sensatsioonilisemad tulemused on muidugi seotud LUCA elueaga. Need tähendavad, et elu on tegelikult sama vana kui Maa, sest planeedi moodustumine lõppes umbes 4,5 miljardit aastat tagasi. Varsti pärast seda tabas Theia, mille järel planeedil polnud üldse tahket pinda, mis kujutas pidevat tuleohtliku laava ookeani.
Niisiis võttis elusorganismide moodustumine primaarsest orgaanilisest ainest kümneid, vähemalt kaks või kolmsada miljonit aastat. Kui Pisani ja tema kolleegide tulemused kinnitatakse, peavad eksperdid vastama küsimusele, kuidas saaks elu sündimise protsess nii kiiresti lõpule viia.
Kuid vea tõenäosust ei saa veel välistada. Oleme juba maininud, et molekulaarse kella meetodil on olulisi peensusi. Nii on teadlased tõestanud, et elu ajaloos on olnud ajastuid, mil mutatsioone esines keskmisest palju sagedamini. Lisaks on mõned genoomi osad muutustele vastuvõtlikumad kui teised. Lisaks on mõnel organismil mutatsioonide kontrollsüsteem: ebasoodsates tingimustes kiirendavad nad sihipäraselt mutageneesi "lootuses" saada uus omadus, mis võimaldab neil uue keskkonnaga kohaneda. Nii arendavad bakterid näiteks antibiootikumiresistentsust.
Muidugi, bioloogid, kasutades molekulaarse kella meetodit, võtavad kõik need nüansid arvesse. Kuid keegi ei saa garanteerida, et kohtingutulemusi endiselt moonutavaid tegureid pole. Tänapäeval teevad katsetajad ühe üllatuse teise järel ja elu molekulaarsed alused on pidevalt keerukamad, kui me ette kujutasime.
Anatoli Glyantsev
