Visu dzīvo organismu pēdējais kopīgais sencis (LUCA) dzīvoja apmēram pirms 4,5 miljardiem gadu, tas ir, tas ir praktiski tāds pats vecums kā planēta. Biologi nonāca pie šāda negaidīta secinājuma, izmantojot datēšanu ar "molekulārā pulksteņa" metodi … Rezultāts ir sniegts zinātniskā rakstā, kas publicēts žurnālā Nature Ecology & Evolution un kuru vada grupa, kuru vadīja Davide Pisani no Bristoles universitātes.
Tradicionālais informācijas avots par dzīves attīstību, protams, ir fosilijas. Bet Zeme ir mainīga planēta. Erozija, kontinentālā kustība, vulkāniskā aktivitāte un citi ģeoloģiskie procesi pamazām izdzēš pagātnes pēdas. Informācija par Arhejas eonu (pirms 4,0–2,5 miljardiem gadu) ir ārkārtīgi fragmentāra. Turklāt dažreiz ir pilnīgi grūti saprast, vai atrastās fosilijas ir bioloģiskas izcelsmes.
Tomēr fosiliju reģistrs nav vienīgais informācijas avots par dzīves attīstību. Dzīvu organismu evolūcijas koku var veidot, pamatojoties ne tikai uz to anatomiju, bet arī interpretējot DNS kodu. Genoma līdzības un atšķirības norāda uz to, cik cieši saistītas ir noteiktas dzīvo būtņu grupas, un ļauj noteikt, kurš no kura cēlies. Tas tiek darīts līdzīgi kā fosiliju analīze. Tikai tad, ja paleontologu rīcībā ir ierobežots ārējo īpašību skaits, ko viņi var salīdzināt savā starpā, tad ģenētika ir labākā situācijā: katru no daudzajiem tūkstošiem gēnu faktiski var uzskatīt par atsevišķu pazīmi.
Ģenētiskās metodes ļauj radīt un datēt evolūcijas notikumus. Tā pamatā ir molekulārā pulksteņa metode. Tās būtība kopumā ir vienkārša: tiek uzskatīts, ka mutācijas uzkrājas ar tādu pašu vidējo ātrumu (lai gan dažos gadījumos ir vērts apsvērt būtiskus šī noteikuma grozījumus). Tāpēc pēc mutāciju skaita, kas atšķir divus evolūcijas zarus, var spriest, cik sen viņi atšķīrās.
Kopumā rezultāti, kas iegūti ar divām metodēm (genomisko un paleontoloģisko), savstarpēji labi sakrīt. Tas vēlreiz pierāda, ka zinātne vispārīgi pareizi atspoguļo dzīves vēsturi uz Zemes. Tajos gadījumos, kad fosiliju reģistrs ir slikts (kā, piemēram, Arhejas laikmetā), genoma metodes var kompensēt zināšanu trūkumu.
Pisani grupa pārrēķināja mutāciju ātrumu un uzcēla evolūcijas dzīves koku, galvenokārt balstoties uz genoma metodēm, bet arī izmantojot datētas fosilijas. Rezultāti ir iespaidīgi.
Reklāmas video:
Atgādiniet, ka vecākās fosilās dzīves pēdas ir 3,95 miljardi gadu vecas. Tomēr tas nenozīmē, ka jaunā darba autoru rezultāti ir pretrunā ar paleontoloģiskajiem datiem.
Fakts ir tāds, ka gandrīz visas jebkura laikmeta fosilijas ir apraktas nogulumiežos. Attiecīgi vecākās dzīvības pēdas faktiski attiecas uz vecākajiem izdzīvojušajiem nogulumiežiem uz Zemes. Tas ir, dzīve varēja pastāvēt daudz agrāk, taču nebija ģeoloģisku apstākļu, lai tās pēdas sasniegtu mūsu laiku.
Arī citi citi galvenie evolūcijas notikumi ir datēti ar datumu. Tātad, pēc autoru aprēķiniem, baktērijas un archaea atdalījās ne agrāk kā pirms 3,4 miljardiem gadu. Eikarioti (kas jo īpaši ietver visas daudzšūnas) parādījās apmēram pirms 1,84 miljardiem gadu. Visu mitohondriju pēdējais kopīgais sencis (atgādināt, ka šie šūnu organellīši, pēc vispārpieņemtām idejām, agrāk bija atsevišķi organismi) dzīvoja pirms 2,053–1,21 miljardiem gadu.
Sensacionālākie rezultāti, protams, attiecas uz LUCA darbības laiku. Tie nozīmē, ka dzīve faktiski ir tāda paša vecuma kā Zeme, jo planētas veidošanās beidzās pirms apmēram 4,5 miljardiem gadu. Drīz pēc tam Tija pārsteidza, pēc kura planētai vispār nebija cietas virsmas, kas pārstāvēja nepārtrauktu uguns elpojošās lavas okeānu.
Tādējādi dzīvo organismu veidošanās no primārajām organiskajām vielām prasīja desmitus, vismaz divus vai trīs simtus miljonus gadu. Ja Pisani un kolēģu rezultāti tiek apstiprināti, ekspertiem būs jāatbild uz jautājumu par to, kā dzīvības dzimšanas procesu varētu pabeigt tik ātri.
Tomēr kļūdas iespējamību pagaidām nevar izslēgt. Mēs jau minējām, ka molekulārā pulksteņa metodē ir svarīgi smalkumi. Tātad, zinātnieki ir pierādījuši, ka dzīves vēsturē ir bijuši laikmeti, kad mutācijas notika daudz biežāk nekā vidēji. Turklāt dažas genoma daļas ir jutīgākas pret izmaiņām nekā citas. Turklāt dažiem organismiem ir mutāciju kontroles sistēma: nonākot nelabvēlīgos apstākļos, tie mērķtiecīgi paātrina mutaģenēzi "cerībā" iegūt jaunu īpašību, kas ļauj tiem pielāgoties jaunai videi. Tā, piemēram, baktērijas izstrādā rezistenci pret antibiotikām.
Protams, biologi, izmantojot molekulārā pulksteņa metodi, ņem vērā visas šīs nianses. Bet neviens nevar garantēt, ka joprojām nav faktu, kas kropļo iepazīšanās rezultātus. Mūsdienās eksperimentētāji rada vienu pārsteigumu pēc otra, un dzīves molekulārie pamati arvien ir sarežģītāki, nekā mēs iedomājāmies.
Anatolijs Glyantsevs
