История жизни на Земле может уходить глубже, чем считалось ранее. Новое исследование, опубликованное в журнале Cell Genomics, показывает: некоторые гены возникли и продублировались еще до появления последнего универсального общего предка – древнейшего организма, от которого произошли все современные формы жизни.
Этот предок жил около 4 млрд лет назад. До сих пор именно он считался самой ранней точкой, которую можно изучать с помощью эволюционных методов. Однако ученые из Оберлинского колледжа, MIT и Университета Висконсина предположили: часть генетического наследия уходит еще дальше в прошлое.
Что нашли исследователи
В центре внимания оказались так называемые универсальные паралоги – редкие семейства генов, которые присутствуют минимум в двух копиях почти во всех живых организмах.
Паралогами называют родственные гены, появившиеся в результате дублирования. Например, у человека существует несколько генов гемоглобина – все они произошли от одного древнего гена, который со временем копировался и специализировался.
Но универсальные паралоги отличаются тем, что их дублирование произошло до появления последнего общего предка всей жизни. Это означает, что они хранят информацию о еще более древнем этапе эволюции.
О чем говорят эти древние гены
Анализ показал, что большинство известных универсальных паралогов связаны с двумя ключевыми функциями:
-
синтезом белков;
-
транспортом молекул через клеточные мембраны.
Это позволяет предположить, что именно производство белков и мембранные процессы были одними из самых ранних функций жизни.
Исследователи также реконструировали предполагаемую структуру одного из древнейших белков. Модель показала, что даже его примитивная форма могла прикрепляться к клеточной мембране и помогать встроить в нее другие белки – вероятно, именно так работали самые ранние клетки.
Почему это важно
До сих пор ученые могли изучать только эволюцию после появления последнего общего предка. Универсальные паралоги дают редкий шанс заглянуть в еще более ранний период – время, когда жизнь только формировала свои основные механизмы.
Развитие вычислительных методов и инструментов на основе искусственного интеллекта позволяет точнее восстанавливать древние генетические последовательности. Это открывает возможность постепенно реконструировать картину жизни до появления первых известных организмов.
Авторы исследования считают, что именно такие гены могут стать ключом к пониманию того, как на Земле возникла жизнь – и какие молекулярные процессы были запущены самыми первыми.
