لوكا: آخر سلف مشترك لجميع أشكال الحياة ظهر في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقد

ربما يكون الكائن الذي أدى إلى ظهور جميع أشكال الحياة الموجودة على الأرض قد تطور في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد من قبل، أي بعد بضع مئات الملايين من السنين فقط من تشكل الكوكب، وكان أكثر تطورًا مما اقترحته التقييمات السابقة.

الحمض النووي الموجود داخل جميع الكائنات الحية اليوم، من بكتريا قولونية للحيتان الزرقاء، العديد من أوجه التشابه، مما يشير إلى أنه يمكن إرجاعها جميعًا إلى مليارات السنين حتى آخر سلف مشترك عالمي – LUCA. لقد تم بذل العديد من الجهود لفهم LUCA، ولكن الآن أظهرت دراسة اتخذت نهجًا أوسع بعض النتائج المدهشة.

يقول فيليب دونوغو، من جامعة بريستول في المملكة المتحدة: “ما كنا نحاول القيام به هو جمع أشخاص يمثلون مختلف التخصصات معًا للتوصل إلى فهم شامل لوقت وجود LUCA، وما هي بيولوجيتها”.

ربما تكون الجينات الموجودة اليوم في جميع فروع الحياة الرئيسية قد تم نقلها عبر خط متواصل على طول الطريق من LUCA، مما يسمح لنا بمعرفة الجينات التي كان يمتلكها السلف القديم. ومن خلال النظر في كيفية تغير هذه الجينات مع مرور الوقت، ينبغي أن يكون من الممكن تقدير متى كان لوكا على قيد الحياة.

من الناحية العملية، يعد هذا الأمر أصعب بكثير مما يبدو، لأن الجينات قد تم فقدانها واكتسابها واستبدالها بين الفروع. يقول دونوغو إن الفريق أنشأ نموذجًا معقدًا يأخذ في الاعتبار هذا الأمر لتحديد الجينات الموجودة في LUCA. ويقول: “لقد توصلنا إلى كائن حي أكثر تطوراً مما جادل كثير من الناس في الماضي”.

يقدر الباحثون أن 2600 جينًا لترميز البروتين يمكن إرجاعها إلى LUCA، في حين أن بعض التقديرات السابقة تصل إلى 80. ويخلص الفريق أيضًا إلى أن LUCA عاش منذ حوالي 4.2 مليار سنة – أي قبل وقت طويل من التقديرات الأخرى، وقريب بشكل مدهش من التاريخ. تكوين الأرض قبل 4.5 مليار سنة. يقول دونوغو: “إن ذلك يشير إلى أن الحياة المتطورة قد تكون أبسط مما جادل الناس في الماضي، لأنها حدثت في وقت مبكر جدًا”.

يعود هذا التاريخ المبكر جزئيًا إلى ما يقول الفريق إنه طريقة محسنة. ولكن السبب أيضًا هو أنه على عكس الآخرين، لا يفترض الباحثون أن LUCA لم يكن من الممكن أن يكون موجودًا إلا بعد القصف العنيف المتأخر، عندما يُعتقد أن الأرض قد تعرضت لضرب من الحطام الفضائي، مما قد يؤدي إلى القضاء على أي حياة مزدهرة. وقد تم تأريخ هذه الفترة إلى ما قبل 3.8 مليار سنة، بناءً على الصخور التي تم جلبها من القمر، ولكن هناك الكثير من عدم اليقين بشأن هذا الرقم، كما يقول دونوهيو.

ونظرًا لأن إعادة بنائها تشير إلى أن LUCA كان لديه جينات للحماية من أضرار الأشعة فوق البنفسجية، فمن المرجح أنه عاش على سطح المحيط، كما يعتقد الباحثون. وتشير جينات أخرى إلى أن LUCA يتغذى على الهيدروجين، وهو ما يتماشى مع الدراسات السابقة. ويتوقع الفريق أنه ربما كان جزءًا من نظام بيئي لأنواع أخرى من الخلايا البدائية التي ماتت. يقول دونوغو: “أعتقد أنه من السذاجة إلى أقصى حد الاعتقاد بأن LUCA كان سيوجد من تلقاء نفسه”.

يقول جريج فورنييه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “أجد هذا الأمر مقنعًا من منظور تطوري”. “إن LUCA ليس بداية قصة الحياة، ولكنه مجرد حالة السلف المشتركة الأخيرة التي يمكننا العمل بها بشكل عكسي لاستخدام بيانات الجينوم.”

وتشير النتائج أيضًا إلى أن LUCA كان لديه نسخة بدائية من نظام الدفاع البكتيري المعروف باسم CRISPR، لمحاربة الفيروسات. يقول إدموند مودي، عضو الفريق، وهو أيضًا من جامعة بريستول: «حتى قبل 4.2 مليار سنة، كان أسلافنا الأوائل يحاربون الفيروسات».

إن النظر إلى الماضي العميق أمر محفوف بعدم اليقين، ودونوهيو هو أول من يعترف بأن فريقه ربما أخطأ الهدف. يقول: “من المؤكد تقريبًا أن كل شيء خاطئ”. “ما نحاول القيام به هو تجاوز الحدود، وإنشاء النوع الأول من المحاولة لدمج جميع الأدلة ذات الصلة.”

ويقول: “لن تكون الكلمة الأخيرة”. “لن تكون حتى كلمتنا الأخيرة حول هذا الموضوع، ولكننا نعتقد أنها بداية جيدة.”

ويعتقد باتريك فورتير من معهد باستور في باريس، فرنسا، والذي ابتكر مصطلح LUCA، أن الكائنات الحية لم تكن تعيش في عزلة. يقول فورتير: “لكن الادعاء بأن لوكا كان يعيش قبل القصف العنيف المتأخر قبل 3.9 مليار سنة هو أمر غير واقعي على الإطلاق بالنسبة لي”. “أنا متأكد تمامًا من أن استراتيجيتهم لتحديد العمر والمحتوى الجيني لـ LUCA بها بعض العيوب.”