LUCA가 실제로 42억년 전에 어떻게 바이러스의 공격을 받았는지 보여주는 디지털 표현입니다. 저작권: 과학 그래픽 디자인
ㅏ 브리스톨 대학교하버드 대학 연구진의 연구에 따르면 LUCA라는 공통조상에서 유래한 지구상의 생명체는 행성이 형성된 직후 번성했다는 사실이 밝혀졌습니다.
연구진은 유전자 분석과 진화 모델링을 통해 약 42억년 전 LUCA의 존재를 정확히 찾아냈고, 지구상에서 가장 오래된 생태계와 통합된 초기 면역체계를 갖춘 복잡한 유기체임을 밝혔다.
LUCA와 그 후손의 유전적 청사진
오늘날 살아있는 모든 것은 LUCA(Last Universal Common Ancestor)라는 애칭으로 알려진 단일 공통 조상의 후손입니다.
LUCA는 박테리아와 같은 단세포 유기체부터 거대한 삼나무(및 우리 인간)에 이르기까지 모든 현대 세포 생명체의 후손으로 추정되는 공통 조상입니다. LUCA는 오늘날 알려진 박테리아, 고세균, 유칼립투스 그룹으로 나뉘기 전 생명나무의 뿌리를 나타냅니다. 다양한 소스의 LUCA에서 개발된 현대 생활: 동일 아미노산 그들은 모든 세포 유기체에서 단백질을 만드는 데 사용되며, 에너지의 공통 통화(ATP), 리보솜 및 저장된 정보로부터 단백질을 만드는 것과 관련된 기타 세포 기계의 존재에 사용됩니다. DNA심지어 모든 세포 생명체가 DNA 자체를 정보 저장 수단으로 사용한다는 사실도 마찬가지입니다.
연구방법과 LUCA시대
연구팀은 유기체 게놈의 모든 유전자를 비교했습니다. 나누다LUCA에서 조상을 공유한 이후 시간이 지남에 따라 시퀀스 내에서 발생한 돌연변이를 계산합니다.
일부 종의 분리 시기는 화석 기록을 통해 알려져 있기 때문에 연구팀은 물리학에서 속도를 계산하는 데 사용되는 친숙한 방정식과 유전학적 등가물을 사용하여 LUCA가 언제 존재했는지 알아냈고, 42억년 전에 발생했다는 답에 도달했다. , 지구와 태양계가 형성된 지 약 4억 년 후입니다.
이번 연구의 공동 저자인 브리스톨 지구과학대학 산드라 알바레즈 카레테로(Sandra Alvarez Carretero) 박사는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 루카 행성이 지구 형성 후 수억 년 이내에 그렇게 오래되었을 것이라고는 예상하지 못했습니다. 그러나 우리의 결과는 일관됩니다. 초기 지구의 거주 가능성에 대한 최근 견해와 함께.
LUCA의 생리학적 통찰과 진화 모델링
다음으로, 연구팀은 LUCA에 대한 생명의 계보를 통해 살아있는 종의 생리학적 특성을 모델링하여 LUCA의 생물학을 결정하는 작업을 진행했습니다. 수석 저자인 Edmund Moody 박사는 다음과 같이 설명했습니다. “유전자의 진화 역사는 계통 간의 교환으로 인해 복잡해집니다. 우리는 유전자의 진화 역사와 종의 계보를 조화시키려면 복잡한 진화 모델을 사용해야 합니다.”
이번 연구의 공동 저자인 브리스톨 생명과학부 톰 윌리엄스(Tom Williams) 박사는 다음과 같이 말했습니다. “여기서의 실제 이점 중 하나는 다음과 같은 생명의 기본 영역을 나타내는 다양한 데이터 세트에 유전자 계통도와 종 계통도 조화 접근법을 적용하는 것입니다. 이를 통해 우리는 “상당히 자신있게 말하고 LUCA의 생활 방식에 대한 신뢰도를 평가할 수 있습니다.”
LUCA 프로젝트의 복잡성과 환경 영향
이번 연구의 공동 저자인 데이비드 피사니(David Pisani) 교수는 “우리의 연구는 LUCA가 현대 원핵생물과 크게 다르지 않은 복잡한 유기체라는 것을 보여주었다. “42억년 전, 우리 조상들은 바이러스와 군비경쟁을 벌였습니다.”
공동저자인 Tim Lenton(엑서터 대학 지리학부)은 다음과 같이 말했습니다. “LUCA는 분명히 환경을 이용하고 변화시켰지만 혼자 살았을 것 같지는 않습니다. 그들의 폐기물은 메탄생성균과 같은 다른 미생물의 먹이가 되었을 수 있습니다. , 재활용 생태계 조성에 도움이 될 것입니다.”
초기 생애에 대한 연구의 광범위한 의미
공동 저자인 Anya Spang 교수(네덜란드 왕립 해양 연구소)는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이 연구에 사용된 결과와 방법은 덜 연구된 생물을 포함하여 지구 역사를 고려하여 고세균의 후속 진화를 더 자세히 조사하는 향후 연구에도 도움이 될 것입니다. 고세균과 그들의 메탄생성 대표자.”
공동 저자인 Philip Donoghue 교수는 다음과 같이 말했습니다. “우리의 연구는 여러 분야의 데이터와 방법을 결합하여 어떤 분야만으로는 달성할 수 없었던 지구와 초기 생명체에 대한 통찰력을 보여줍니다. 또한 생태계가 초기에 얼마나 빨리 확립되었는지 보여줍니다. 지구. 이것은 “우주의 다른 곳에서도 지구와 같은 생물권에서 생명체가 번성할 수 있음을 암시합니다.”
참고 자료: “마지막 보편적 공통 조상의 본질과 그것이 초기 지구 시스템에 미치는 영향” 저: Edmund R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L Xanthu, Richard A. Boyle, Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton 및 Philip C. J. 도노휴, 2024년 7월 12일. 자연 생태와 진화.
도이: 10.1038/s41559-024-02461-1
University College London(UCL), Utrecht University, 부다페스트 환경 연구 센터 및 대학원 오키나와 과학 기술 연구소의 과학자들도 연구에 참여했습니다.
이 연구는 존 템플턴 재단(John Templeton Foundation)의 자금 지원을 받았습니다. 이 간행물에 표현된 견해는 저자의 견해이며 John Templeton 재단의 견해를 반드시 반영하는 것은 아닙니다.