Son Evrensel Ortak Atası ( Dacu ) tüm türler şu anda köken yeryüzünde yaşayan hangi En son organizmadır. İngilizce'deki Son Evrensel Ortak Ata terimi, LUCA kısaltmasına sahiptir .
LUCA, 3,3 ila 3,8 milyar yıl önce aktif olurdu. İlk canlı organizma ile karıştırılmamalıdır . Oldukça karmaşık bir organizmaydı, zaten doğal seçilimin damgasını vurduğu uzun bir evrimin sonucuydu.
LUCA bu kavramın arkasındaki varsayım tüm olmasıdır canlıların türediğini ortak atalardan sadece üreme oldu bir anda, hücre bölünmesi . Bu, aşağıdaki gibi bir hücrenin uzak geçmişte varlığını ima eder :
LUCA, ilk canlı organizmayla veya Dünya'da yaşamış tüm yaşam formlarının (şimdi soyu tükenmiş olanlar dahil) en son atasıyla karıştırılmamalıdır . İçerdiği RNA'ların ve proteinlerin karmaşıklığı, kendisinin evrimsel bir çizgiden geldiğini ve muhtemelen mevcut torunları bırakmayan diğer yaşam formlarıyla birlikte var olduğunu ima eder.
Carl Woese , 1977'de, genomu aracılığıyla fenotipi üzerinde kontrol elde etmeye çalışan ve tüm canlıların atası olacak ilkel bir canlı organizmayı belirtmek için progenot terimini önermişti . LUCA, ona göre, bildiğimiz şekliyle canlıların dallanıp budaklanmasından önceki son progenot olacaktır.
İngilizce terim cenancestor ( " cenancestor " sonra oluşan), Yunan kainos ( "yeni" ) ve koinos ( "ortak" ), 1987 yılında Fitch ve Üst tarafından önerildi.
LUCA adı 1994 yılında Christos Ouzounis ve Nikos Kyrpides tarafından önerildi. Patrick Forterre ve Treilles vakfı tarafından düzenlenen 1996 semineri ile popüler hale getirildi . CNRS koyar olası bir selam iletmek Lucy , bir Australopithecus Anglosakson kaynaklar tekrar etmeyen 1974 yılında keşfetti.
Richard Dawkins terimi kullanan concestor ( ortak atası Nicky Warren tarafından icat). Gustavo Caetano-Anollés ona urancestor (mutlak ata) diyor .
Hücre şeceresiyle desteklenen bu yaklaşımda virüsler canlılar arasında yer almaz. Filogeni sorunu ortaya çıkar, ancak virüslerin ortak kökeni, nükleotid dizilerinin karşılaştırılmasıyla gösterilemez ve şu anda virüslerin hiçbir sınıflandırması filogenetik olduğunu iddia etmez .
Öte yandan virüsler, gen transferleri gerçekleştirerek canlı organizmaların evriminde önemli bir rol oynamıştır. Arkelerin ve bakterilerin DNA'larının bir kısmını virüslerden almış olmaları muhtemeldir.
LUCA, bugün hala torunları olan ilk iki hattın başlangıcında iki yavru hücreye bölünmüş olurdu.
Üç ana canlıların soy olan bakteriler , arkeler ve (her ikisi de cellless prokaryot olarak bilinen hücrelerin, tek hücreli organizmaların oluşan) ökaryotlarda (hücre (ler) bir ya da çok hücreli organizmalar bir çekirdek sahip olan ve bunun içinde özellikle bitkiler, mantarlar ve hayvanlar). Bu üç çizgi, ortak 3 RNA molekülüne ve ribozomda bulunan 34 proteine sahiptir . Bu küme, bakteriler , arkeler ve ökaryotlar kadar uzak organizmalar tarafından bağımsız olarak edinilemeyecek kadar karmaşıktır . Bu 34 evrensel proteine ek olarak, modern ribozomlar, canlıların üç alanından birinde veya arke ve ökaryotlarda ortak olan birçok başka protein içerir.
Kökenlerin filogenisi ile ilgili sorun, hangisinin ilk çatallanma olduğunu, yani öbakteri , arke veya ökaryot soylarından hangisinin ilk önce diğer ikisinin atasından ayrıldığını belirlemektir (dolayısıyla hepsinin kardeş grubudur) . diğerleri). Güncel araştırmalar bakteri ve arkenin hayat ağacının ilk iki dalı olduğunu düşünüyor, Asgard arkeleri arasında endosimbiyoz ile ökaryotlar ortaya çıktı , biri mitokondriye dönüşen ve hala zayıf bir süreç olan bir α- proteobacterium çekirdek için dahil edildi.
Azınlık çalışmalar göz önüne alınarak, farklı sonucuna neomures (arke ve ökaryotik dahil soyundan) (daha sonra oluşturacak olan bakteriler arasında ortaya parafiletik grubu ya dalında) Firmicutes , ya da dal Klorofleksi olur Thomas Cavalier-Smith tarafından önerildiği gibi, Archaea, Eukaryotes ve Bakterilerin geri kalanını bir araya getiren bir klanın kardeş grubu olun . Diğer yazarlara göre, LUCA ökaryotik olurdu ve daha sonra evrimsel basitleştirme yoluyla bir bakteri ve arke dizisini doğururdu .
LUCA'nın varlığı fosillerle kanıtlanmaz, ancak canlıların genetik hatlarının analiziyle varsayılır. Karakterleri LUCA onun soyundan tarafından paylaşılan olanlar düşülür. Evrimsel biyolojide çalışmak, canlıların tarihini ve özellikle canlıların belli başlı alanları tarafından paylaşılsın ya da paylaşılmasın özelliklerin nasıl ortaya çıktığını giderek daha kesin bir şekilde tanımlamayı mümkün kılar .
Patrick Forterre'ye göre , LUCA "oldukça karmaşık bir hücredir" , eski hücrelerin uzun bir evriminden kaynaklanan bir metabolizma ve çoğalma yeteneğine sahiptir.
Mevcut hücrelerden daha basit olan terpenoidlerden oluşan bir zara sahipti . Muhtemelen özgür bir organizma değildi ama alkali hidrotermal menfezlerin mikro gözenekleriyle sınırlıydı . Metabolizması redoks reaksiyonlarına dayanır . Fe azaltılır su içinde hidrojen, 2+, CO düzeltmek için kullanılabilir 2 . Önceden var olan organik maddelerle beslenmesine izin veren bir enzimi yoktu .
Öte yandan, nükleotitlerin metabolizmasında yer alan birçok enzime ve proteinlerin sentezine izin veren ancak yine de güvenilmez bir şekilde ilkel bir ribozoma sahiptir. O kesinlikle "birkaç yüz genleri" ve bir RNA genomu . Üç büyük evrensel RNA'ya (16S, 23S ve 5S) ek olarak, ribozomu yaklaşık otuz proteinden oluşuyordu ( modern torunları için 60 ila 80'e kıyasla). DNA'nın daha sonra ve bağımsız olarak bakteri hattına dahil edildiğine ve bunun arke ve ökaryotlara yol açtığına inanılmaktadır , çünkü onu kopyalayan proteinler bu iki satırda farklıdır. Arke ve ökaryotların karakteristik özelliği olan 33 ribozomal proteinin yerini, bakterilerde çok farklı olan 23 tane daha alır. Muhtemelen bu organizmaların ribozomlarına , iki soyun ayrılmasından sonra virüsler tarafından eklendiler.
LUCA, hücresel yapı açısından da karmaşıktı. Enerji depolamak için asidokalsizomlara benzer organellere sahip olduğuna inanılmaktadır . Bu hücresel yapılar , fosfoanhidrit bağlarında enerji depolayan polifosfatlar gibi bileşikleri biriktirecekti . Bu enerjik bileşikler , bu progenotun metabolizmasının yararına ortam ortamından enerjinin taşınmasına izin veren tiyoesterler ve pirofosfatlar için gerekliydi.
2016 yılında William Martin tarafından yayınlanan ve birçok prokaryotun genomunun (1.847 bakteri genomu ve 134 arke genomu ) dizilenmesinden türetilen proteinleri kodlayan 6,1 milyon geni analiz eden bir çalışma, 286.514 arasında muhtemelen LUCA ile paylaşılan 355 protein kümesini tanımladı. kümeler çalışıldı. Bu durum, bir Luca tarif kolaylaştırır ototrofik , anaerobik , termofilik organizma , bağımlı olarak hidrojen ve karbon dioksit bir ile asetil-koenzim A indirgeyici yolunun düzeltme ve mümkün dınitrojen . LUCA , ATP sentaz tipi bir enzim kullanarak ATP üretmek için hücre zarının her iki tarafında bir kemo-ozmotik eşleşme kullandı . Varlığı DNA, ters giraz enzimi Luca, bir enzim spesifik teorik genomunda termofilik organizmalar , Luca geliştirilmiş olan olduğunu göstermektedir hidrotermal havalandırma H, zengin bir anaerobik ortam 2CO 2ve demir. Bu çalışma aynı zamanda mümkün kodlayan genlerin varlığını göstermek için yapılan S-adenosilmetionin Luca kimyasal modifikasyonlar gerçekleştirilebilir belirten nükleosidler de hem de tRNA ve rRNA . William Martin'in çalışma LUCA bağımlı olduğunu varsayar abiyotik ve spontan sentez içinde metan H 2ve CO 2ortamındaki hidrotermal menfezlerde bulunur ve LUCA metabolizmasının gelişiminde metil gruplarının önemini vurgular. Bu çalışma aynı zamanda metanojenik organizmaların ve asetojenik clostridia'nın LUCA'nın şu anki en yakın akrabaları olduğunu ileri sürmektedir .
Manolo Gouy'un çalışmasına göre, LUCA muhtemelen hipertermofilik değildir çünkü ribozomal RNA'sı bu organizmalara özgü G - C çiftlerinde güçlenme göstermez . Oldukça mezofilik olurdu (20 ila 60 ° C). Bazı bakteri ve arkeler daha sonra çok sıcak bir biyotopta gelişti ve hipertermofilik hale geldi (bu , bu sıcaklıklarda RNA'dan daha kararlı olan DNA'nın varlığını gerektiriyordu ). Bu bağlam, "arkeler ve bakteriler arasında gözlemlediğimiz, prokaryotik" fenotip" diyebileceğimiz yüzeysel benzerlikleri desteklemiş olabilir.
LUCA'nın ilk konsepti, iki hücreyi içeren konjugasyon , endositoz veya genetik transfer fenomenini göz ardı eden hipotezlere dayanmaktadır . Örneğin, ökaryotik hücrelerin çekirdeği , protoplazmasından farklı bir ataya sahip olabilir . Aslında, eşeyli üremede, çekirdeğin protoplazmasından farklı bir ataları vardır; birincisi her bir ebeveynden yarı yarıya gelir, ikincisi genellikle yalnızca anneden, özellikle mitokondri ile ilgili olarak ve örneğin kloroplastlar söz konusu olduğunda yalnızca anneden gelir . Bitki.
Daha yakın zamanda, XXI inci yüzyılın , Luca yerine hem prokaryotik etki doğurmuş uç hesabında ağır değişimi genlerinin sahip protocel'lere nüfusunun ve hangi olarak görülüyor arke ve bakteri .
Bu ayrılmalardan önce, LUCA popülasyonu, tutarlı bir metabolik sistemi tanımlayan bir genetik bileşenin potansiyel olarak biyosfer boyunca yayılabilmesi için yeterli genetik karıştırmayı başardı. Bu bakış açısından, mikrobiyal popülasyon, kendi aralarında üreyen bireylerin bir koleksiyonunu, dolayısıyla tek bir “tür”ü temsil ediyordu. Bu popülasyon mutlaka homojen değildi, ekolojik koşullara bağlı olarak belirli bir metabolizmanın yaygınlığı. Özellikle, bir fotosentetik sistemin korunması, yalnızca ışıklı ortamlarda üreme avantajı sağlar.
Protein alanlarının ve konfigürasyon ailelerinin ve süper ailelerinin analizi, virüslerinkine paralel olarak farklı hücrelerin evrimini izlemeyi mümkün kılar. Bu proteinler ile ilişkili moleküler saat analizi birinci ayırma virüs ve mikroplar arasında, -3.4 olduğu olduğunu göstermektedir Ga ve bunu takiben arasında Archaea ve bakteriler vardır, -3, 0 Ga In ilişkisi Earth tarihi , ilk ayırma fotosentezin icadına karşılık gelir, ikincisi muhtemelen nitrojenazın kökenine atıfta bulunur.