„LUCA“ (Last Universal Common Ancestor). Kredit Osel.

Historie života je historií potomků a jejich společných předků. Lidé sdílejí společného předka se šimpanzi, o něco staršího společného předka s gorilami, pak taky s lemury, netopýry, slony, tyranosaury, žraloky, hvězdicemi, octomilkami, nezmary, muchomůrkami, amébami, a kdysi velice dávno i s tulipány.

Byla doba, kdy tahle planeta vypadala úplně jinak a kdy žil nejmladší společný předek všech známých organismů. Nikdy jsme nenašli jeho fosilii, a pokud náhodou ano, nevíme o tom. Přesto má jméno, LUCA čili Last Universal Common Ancestor, poslední univerzální společný předek. Překlad poněkud pokulhává, protože LUCA nebyla konec, jak evokuje „poslední.“ Byla začátek, alespoň pokud jde o organismy, které známe.

Kdy žila LUCA? Kredit: Tara Mahendrarajah.

Jsme si velmi jistí, že nějaká LUCA existovala. Velmi nás zajímá, ale všechno, co o ní tušíme, tušíme jen nepřímo. Odvozujeme to z dnešních (i dávných) organismů. Jsou to všechno potomci ctihodné LUCy, nás nevyjímaje. Stručně řečeno, pokud mají nějaký znak zástupci všech tří hlavních větví života, tedy eukaryot, archeí a bakterií, můžeme se domnívat, že ho zdědily od nejmladšího společného předka, čili LUCy. Zároveň je dobré mít na paměti, že žijeme ve světě, v němž je velmi oblíbený horizontální přenos genetického materiálu, jehož prostřednictvím si organismy mohou vyměňovat i velké kusy genomu. Takže s LUCou to není zase tak jednoduché.

Tara Mahendrarajah. Kredit: NIOZ.

Věc je ve skutečnosti ještě mnohem napínavější, protože LUCA nevisí ve vzduchoprázdnu. Je totiž dost pravděpodobné, že existovaly i jiné organismy nebo i entity, u nichž je organismálnost na pováženou, které už v dnešním světě nejsou. Anebo některé třeba i jsou, ale zatím jsme je nenašli. Viděno touto optikou LUCA prakticky jistě nebyla prvním společným předkem všeho života na Zemi. To byla FUCA (First Universal Common Ancestor), jejíž je LUCA nejspíš jen vzdáleným potomkem.

Aby toho nebylo málo, potomkem LUCy mohly být i nebuněčné entity, z nichž mohly vzniknout třeba dnešní velké DNA viry. V takovém případě by byla mezi potomky LUCy i jistá LUCELLA (Last Universal Cellular Ancestor) aneb poslední společný předek všech dnešních buněk.

Pozoruhodnou a rovněž obtížně zodpověditelnou otázkou je, kdy LUCA vlastně žila. V současné době existují dvě hlavní hypotézy, jedna neuvěřitelná a druhá skoro nepochopitelná. Neuvěřitelná, ovšem v dobrém smyslu slova, je představa, že LUCA žila někdy před 3,8 až 3,5 miliardami let. To by pěkně odpovídalo konci zběsilého období Pozdního těžkého bombardování, kdy Zemi strefovala záplava meteoritů všech velikostí. Počátkem devadesátých let se lidé udivovali, že by život vznikl tak rychle, sotva pár set milionů let po nastolení příhodných podmínek, alespoň za našeho pohledu.

Logo. Kredit: NIOZ.

Ukázalo se ale, že to nejspíš je ještě mnohem „horší“. V průběhu 21. století se totiž postupně vynořuje hypotéza, že LUCA žila na Zemi asi před 4,5 miliardami let, v době do 50 milionů let od velkolepé srážky, ve které vznikl Měsíc. Tohle je skoro nepochopitelná situace. Vyžadovala by to, aby Země svižně chladla, zformovaly se oceány a v nich vznikl život, který pak nějak přežil celé Pozdní těžké bombardování, které bylo všechno jen ne vhodné pro život.

Ale co naplat, molekulární analýzy jsou v tomto případě poměrně rezolutní (i když ani ony nejsou neomylné). Představu vzniku života hned na počátku všeho potvrzuje i nejnovější studie na toto téma, kterou má na svědomí Tara Mahendrarajahová z nizozemského Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee, známého jako NIOZ, se svými kolegy. Analyzovali evoluci klíčového enzymatického systému ATP syntázy, u něhož se předpokládá, že vznikl ještě před LUCou. Následně pak odhadovali, kdy došlo ke klíčovým událostem pozemské evoluce.

Badatelé dospěli k tomu, že LUCA žila někdy před 4,52 až 4,32 miliardami let, což slušně zapadá do zmíněné „nemožné“ hypotézy. Pokud mají pravdu, znamenalo by to, že život vzniká prakticky ihned, míněno v geologickém vnímání času, jakmile dostane příležitost. V tomto případě ihned po zklidnění situace po kataklyzmatické srážce s protoplanetou Theia, při které vznikl Měsíc. Jako bonus Mahendrarajahová a spol. odhadli, že společný předek bakterií žil někdy před 4,49 až 4,05 miliardami let, kdežto společný předek archeí před 3,95 až 3,37 miliardami let a byl tedy mladší. Pátrání po průběhu vzniku života samozřejmě pokračuje.

Video: What Was the Ancestor of Everything?

Literatura

NIOZ 21. 11. 2023.

Nature Communications 14: 7456.