Az utolsó egyetemes közös ős ( DACU ) a legfrissebb szervezet, amelyből a Földön jelenleg élő összes faj származik. Az angol Last Universal Common Ancestor kifejezés LUCA rövidítéssel rendelkezik .
A LUCA 3,3-3,8 milliárd évvel ezelőtt működött volna. Nem szabad összetéveszteni az első élő organizmussal . Ez egy meglehetősen összetett szervezet volt, máris egy hosszú evolúció eredménye, amelyet a természetes szelekció jellemzett.
A LUCA ezen koncepciójának alapja az a feltételezés, hogy minden élőlény a közös ősöktől származik , abban az időben, amikor az egyetlen szaporodás a sejtosztódás volt . Ez magában foglalja egy sejt távoli múltjában való létezését , például:
A LUCA-t nem szabad összetéveszteni az első élő organizmussal , és a Földön élő összes életforma legfrissebb ősével sem (beleértve a már kihaltakat is). A benne lévő RNS-ek és fehérjék összetettsége azt jelenti, hogy maga evolúciós vonalból származik, és valószínűleg együtt élt más életformákkal, amelyek nem hagyták el a jelenlegi utódokat.
Carl Woese 1977-ben a progenote kifejezést javasolta egy primitív élő szervezet kijelölésére, amely genomján keresztül szeretné megszerezni az irányítást fenotípusa felett, és amely minden élőlény őse lesz. A LUCA szerinte ez lenne az utolsó progenote az élők elágazása előtt, ahogyan mi ismerjük.
Az angol cenancestor ( " cenancestor " ) kifejezést, amelyet a görög kainos ( "legújabb" ) és a koinos ( "közös" ) után alakítottak ki, Fitch és Upper javasolta 1987-ben.
A LUCA nevet 1994-ben Christos Ouzounis és Nikos Kyrpides javasolta. Egy Patrick Forterre és a Treilles alapítvány szervezésében 1996-ban szervezett szeminárium népszerűsítette . A CNRS felvet egy lehetséges bólintást Lucy , az 1974-ben felfedezett Australopithecus felé , amelyet az angolszász források nem ismételnek meg.
Richard Dawkins a concestor ( közös ős ) kifejezést használja, amelyet Nicky Warren talált ki. Gustavo Caetano-Anollés urancestornak (abszolút ősnek) nevezi .
Ebben a sejtnemzetség által támogatott megközelítésben a vírusok nem szerepelnek az élőlények között. Felvetődik a filogenitásuk problémája , de a vírusok közös eredete nem mutatható ki nukleotidszekvenciáik összehasonlításával , és egyelőre a vírusok egyetlen osztályozása sem állítja, hogy filogenetikus lenne.
Másrészt a vírusok jelentős szerepet játszottak az élő szervezetek evolúciójában a géntranszferek végrehajtásával. Valószínű, hogy az archeák és a baktériumok DNS-ük egy részét vírusokból nyerték.
A LUCA-t két leánysejtre osztották volna fel az első két vonal kezdetén, amelyek ma is leszármazottak.
A három fő vonalait élőlények olyan baktériumok , archaea (mindkettő alkotja egysejtű organizmusok cellless sejtek, az úgynevezett prokarióták) és eukarióták (mono- vagy többsejtű szervezetek, amelyek a sejt (ek) van egy mag, és amelynek különösen növények, gombák és állatok). Ennek a három vonalnak közösen 3 RNS-molekula és 34 fehérje van jelen a riboszómában . Ez a készlet túl bonyolult ahhoz, hogy olyan távoli szervezetek, mint a baktériumok , az archeák és az eukarióták , önállóan megszerezzék . E 34 univerzális fehérje mellett a modern riboszómák sok más fehérjét tartalmaznak, amelyek mind az élőlények három területének egyikében, mind az archeákban és az eukariótákban közösek.
Az eredet filogenitásának problémája az , hogy meghatározzuk, melyik volt az első bifurkáció, vagyis hogy az eubacteriumok , archaea vagy eukarióták sorai közül melyik volt leválasztva először a másik kettő őséről (tehát hogy mindenki testvércsoportja legyen) a többiek). A jelenlegi vizsgálatok szerint a baktériumok és az archeák az életfa első két ágának számítanak , az eukarióták az Asgård-archeák között endoszimbiózissal jelentek meg, az egyik α- proteobaktériummal lett mitokondrium és még mindig gyenge folyamat.
A kisebbségi tanulmányok arra a következtetésre jutott másként, figyelembe véve, hogy a neomures (a clade beleértve a archaea és az eukarióták) származnak között baktériumok (amely aztán alkotnak parafiletikus csoport ), vagy az ága a Firmicutes , vagy, hogy a ága a Chloroflexi lenne legyen egy klád testvércsoportja, amely összegyűjti az Archeát, az eukariótákat és a többi baktériumot Thomas Cavalier-Smith javaslata szerint . Más szerzők szerint a LUCA eukarióta lett volna, majd evolúciós egyszerűsítéssel baktériumok és archeák sorát hozta volna világra .
A LUCA létezését az ősmaradványok nem bizonyítják, hanem az élők genetikai vonalainak elemzése feltételezi. A LUCA karaktereket levonják azokról, akiket utódai osztoznak. Az evolúciós biológiában végzett munka lehetővé teszi az élőlények történetének egyre pontosabban történő leírását, és különösen azt, hogy a jellemzők hogyan jelentek meg, függetlenül attól, hogy az élőlények fő területei osztoznak-e .
Szerint Patrick Forterre , Luca „egy meglehetősen összetett sejt” , ami egy hosszú evolúció régi sejteket bemutató egy anyagcsere képes a szaporodásra.
Terpenoidokból álló membránja egyszerűbb volt, mint a jelenlegi sejteké. Ez valószínűleg nem volt szabad organizmus, de szűk a mikro pórusokat lúgos hidrotermikus. Metabolizmusa redoxreakciókon alapul . A vízben lévő hidrogén, Fe 2+ -val redukálva , felhasználható a CO 2 rögzítésére . Nem volt olyan enzime, amely lehetővé tette volna, hogy táplálkozhasson már meglévő szerves anyagokkal .
Másrészt sok enzim vesz részt a nukleotidok metabolizmusában, és egy primordiális riboszóma lehetővé teszi a fehérjék szintézisét, de még mindig megbízhatatlan módon. Minden bizonnyal "volt néhány száz génje" és RNS genomja . A három nagy univerzális RNS (16S, 23S és 5S) mellett riboszómája körülbelül harminc fehérjéből állt (szemben a modern utódok 60–80-ával). Úgy gondolják, hogy a DNS-t később és egymástól függetlenül vezették be a bakteriális vonalba, és ami archeákhoz és eukariótákhoz vezetett , mivel az ezt replikáló fehérjék ebben a két vonalon különböznek. Az archeákra és az eukariótákra jellemző 33 riboszomális fehérjét 23 más helyettesíti, amelyek baktériumokban nagyon eltérőek. Valószínűleg vírusok adták ezeket az organizmusok riboszómájába a két vonal eltérése után.
A LUCA a sejtek szerkezetét tekintve is összetett volt. Úgy gondolják, hogy az acidocalcisomákhoz hasonló organellák vannak az energia tárolására . Ezeknek a sejtszerkezeteknek olyan vegyületeket kellett felhalmozniuk, mint a polifoszfátok , amelyek foszfoanhidrid kötéseikben energiát tároltak. Ezekre az energetikai vegyületekre szükség volt a tioészterek és a pirofoszfátok számára, amelyek lehetővé teszik az energia szállítását a környezeti közegből e progenote anyagcseréje érdekében.
William Martin 2016-ban közzétett tanulmánya , amely számos prokarióta (1847 baktériumgenom és 134 archaea genom ) genomjának szekvenciájából származó fehérjéket kódoló 6,1 millió gént elemzett , 355 fehérjeklasztert azonosított , amelyek valószínűleg megosztottak a LUCA-val, a 286 514 klaszter között tanult. Ez lehetővé teszi, hogy írják le LUCA mint autotróf , anaerob , termofil organizmus , függ a hidrogén és a szén-dioxid egy redukáló útvonal acetil-koenzim A és tudja kijavítani dinitrogén . A LUCA kemo-ozmotikus kapcsolást alkalmazott sejtmembránjának két oldalán ATP előállításához ATP szintáz típusú enzim segítségével . A jelenléte a DNS reverz giráz enzimet az elméleti genomjában Luca, az enzim specifikus a termofil szervezetekből , azt sugallja, hogy LUCA közelében alakult hidrotermikus , anaerob körülmények gazdag H 2, CO 2és vas. Ez a tanulmány azt is lehetővé tette, hogy a jelenlétére utal kódoló gének S-adenozil-metionin , jelezve, hogy LUCA végzett kémiai módosítások nukleozidok annak mindkét tRNS és rRNS . William Martin tanulmány feltételezi, hogy Luca függ abiotikus és spontán szintézise a metán a H 2és CO 2hidrotermális szellőzőiben jelen van, és hangsúlyozza a metilcsoportok fontosságát a LUCA anyagcsere fejlődésében. Ez a tanulmány arra is utal, hogy a metanogén organizmusok és az acetogén clostridia a LUCA jelenlegi legközelebbi rokonai.
Manolo Gouy munkája szerint a LUCA valószínűleg nem hipertermofil, mert riboszomális RNS- je nem mutatja az ezekre a szervezetekre jellemző G - C párokban az erősödést . Inkább mezofil lenne (20–60 ° C). Egyes baktériumok és archeák később egy nagyon forró biotópban fejlődtek ki, és hipertermofilekké váltak (ehhez szükség volt a DNS-re , amely stabilabb, mint az RNS ezen a hőmérsékleten). Ez a kontextus előnyben részesíthette „azokat a felszínes hasonlóságokat, amelyeket megfigyelünk az archeák és a baktériumok között, amelyeket prokarióta„ fenotípusnak ”nevezhetünk.
A LUCA kezdeti koncepciója olyan hipotéziseken alapszik, amelyek figyelmen kívül hagyják a konjugáció , az endocitózis vagy a genetikai transzfer jelenségeit , amelyek két sejtet érintenek. Például az eukarióta sejtek magja megkülönböztethető származású, mint a protoplazma . Tény, hogy az ivaros szaporodás, a nucleus van származású eltér a protoplazma, az első érkező felére mind a szülők, a második gyakran jön kizárólag az anyától, különösen ami a mitokondriumok és kloroplasztiszok esetén Növény.
A közelmúltban, a XXI . Században , a LUCA-t inkább protocellák populációjának tekintik, amelyek képesek tömegesen cserélni a géneket, és amelyek végül mindkét prokarióta domént megszülették, archeák és baktériumok .
Ezen elválasztások előtt a LUCA populáció elegendő genetikai keveredést ért el, így egy koherens anyagcsere-rendszert meghatározó genetikai komponens potenciálisan elterjedhetett a bioszférában. Ebből a szempontból a mikrobiális populáció kereszteződő egyedek gyűjteményét jelentette, tehát egyetlen „fajt”. Ez a populáció nem volt feltétlenül homogén, az adott anyagcsere előfordulása az ökológiai viszonyoktól függ. Különösen a fotoszintetikus rendszer megőrzése ad reprodukciós előnyt csak megvilágított környezetben.
A fehérje domének, konfigurációs családok és szupercsaládok elemzése lehetővé teszi a különböző sejtek evolúciójának nyomon követését a vírusokkal párhuzamosan. Az ezekhez a fehérjékhez kapcsolódó molekuláris óra elemzése azt sugallja, hogy az első elválasztás az volt, hogy a vírusok és a mikrobák között −3,4 Ga van , majd az Archaea és a baktériumok között −3, 0 Ga van a Föld történetével kapcsolatban. , az első elválasztás megfelel a fotoszintézis találmányának, a második valószínűleg a nitráz eredetére utal.