Podmořský kuřák v Atlantickém oceánu. Kredit: P. Rona / Wikimedia Commons - volné dílo.

Když se mluví o vzniku života na Zemi, dříve nebo později dojde řeč na cosi jménem LUCA. Jde o zkratku anglického Last Universal Common Ancestor, což lze přeložit jako „nejmladší společný předek dnešních organismů“. Aby nedošlo k mýlce, LUCA rozhodně nebyla prvním živým organismem na Zemi. Dokonce se můžeme vsadit, že LUCA žila ve světě plném rozmanitých stvoření. Jenže tyhle organismy nezanechaly potomky do dnešní doby, kdežto LUCA ano. A proto můžeme o LUCA něco rozumného zjistit, i kdy žila někdy před 3,5 až 4 miliardami let a spoléhat na fosilie z té doby by bylo naivní. Můžeme se totiž podívat, co mají dnešní organismy evolučně starobylých liniích společného.

William F. Martin. Kredit: Universität Düsseldorf.

Přesně tohle udělal tým, kterému šéfoval William Martin z Univerzity v Düsseldorfu. A pustili se do toho pěkně velkoryse. Analyzovali veškerá dostupná data pro 6,1 milionů genů kódujících proteiny z přečtených genomů 1.800 bakterií a 130 archaeí. Z celkem 286.514 skupin proteinů identifikovali 355 proteinových rodin, které měla zřejmě LUCA k dispozici. A z povahy těchto proteinových rodin pak už bylo možné odvodit, jak vlastně LUCA fungovala a v jakém prostředí asi žila.
Jaká tedy LUCA byla? Martin a spol. z genomů vyčetli, že LUCA žila v anaerobním prostředí, tedy bez kyslíku a používala metabolickou dráhu Wood–Ljungdahl (reductive acetyl-coenzyme A pathway), která zahrnuje vodík v roli donoru elektronu a oxid uhličitý jako akceptor elektronu i základní stavební molekulu pro biosyntézu. LUCA rovněž využívala fixaci molekulárního dusíku a žila v horkém prostředí.

Složitý svět podmořských kuřáků. Kredit: NOAA.

Badatelé také zjistili, že z dnešních mikroorganismů životní styl LUCA připomínají klostridie a metanogeni. Pokud jde o to, kde LUCA žila, tak Martin s kolegy sází na geochemicky aktivní prostředí, plné vodíku, oxidu uhličitého a železa. Takové prostředí představují podmořské kuřáky, hydrotermální průduchy na mořském dně, kde se valí voda o teplotě 400 °C a plná chemických látek.

Co se dělo před ní, a kolem ní, nevíme. Červeně eukarya, modře bakteria, zeleně archea.

Prakticky všechny dnešní organismy mají k dispozici buněčné pumpy, které pumpují ionty přes biologické membrány a vytvářejí tím elektrochemický gradient, použitelný k výrobě energetických molekul. LUCA ale takový gradient zřejmě nevytvářela. Musela se spolehnout na přírodní gradient, který existuje mezi vodou chrlenou podmořskými kuřáky a okolní mořskou vodou. Proto byla zřejmě LUCA vázaná na podmořské kuřáky nebo podobná místa.

Metabolická dráha Wood–Ljungdahl. Kredit: Yikrazuul / Wikimedia Commons.

Zajímavé je i to, že podle Martina a spol. v genetické výbavě LUCA zřejmě scházely geny zapojené do výroby aminokyselin. LUCA se zřejmě musela spoléhat na aminokyseliny, které tehdy samovolně vznikaly v okolí podmořských kuřáků. 

Všechno nasvědčuje tomu, že podmořské kuřáky stále hrají ústřední roli v našich představách o původu života a fungování prvotních organismů. Sluneční soustava před cca 4 miliardami let prožívala bouřlivé časy Pozdního těžkého bombardování meteority. Jestli se v našich úvahách nějak zásadně nepleteme, tak mladá Země musela být pořádně rozbitá a doslova plná podmořských prasklin a kuřáků. V takovém prostředí si LUCA a ostatní dávné organismy musely vyloženě lebedit.


Literatura
NewScientist 27. 7. 2016, Nature Microbiology 1: 16116.