Dünyadaki tüm canlıların son ortak atası olan LUCA (Last Universal Common Ancestor), yaklaşık 4.2 milyar yıl önce aniden ortaya çıkmış bir organizma değildi. Bazı genleri, ondan bile daha eski ve gizemli bir kaynaktan miras kalmış olabilir.
ABD'deki Oberlin College'dan biyolog Aaron Goldman, "Son evrensel ortak atası, evrimsel yöntemlerle inceleyebileceğimiz en eski organizma olsa da, genomundaki genlerin bazıları çok daha eskidir" açıklamasını yapıyor.
Goldman ve ABD'deki MIT'den Greg Fournier ile University of Wisconsin-Madison'dan Betül Kaçar'ın yeni bir perspektif çalışmasında belirttiğine göre, bu çok eski protein kodlayan genler, Dünya'daki yaşamın temellerini daha iyi anlamak için dikkate değer.
Araştırmacılar, evrimsel tarihin en derin katmanlarını incelemek için antik gen ailelerini kullanmakla ilk kez karşılaşmıyorlar. Ancak ekip, ata dizisi yeniden yapılandırmalarındaki önemli gelişmelerin, son evrensel ortak atanın genomunun daha önce hiç olmadığı kadar yakından incelenmesini sağladığını vurgulamak istiyor.
Tarih gibi genetik de "kazananlar tarafından yazılır". Bir canlı geride soy bırakmadıysa, var olduğunu bilmemiz için çok az yolumuz olur.
Fosil kayıtları, LUCA'nın muhtemel yaşam süresine kadar uzanmıyor, bu da genlerimizi gerçek ipuçlarının en önemli kaynaklarından biri haline getiriyor.
Bugün Dünya'daki yaşamın her dalında bulunan nadir çiftleşmeler olan "evrensel paraloglar" olarak da bilinen antik olarak çoğalmış gen aileleri, bu dallar ayrılmadan önce çoğalmış olmaları gerektiği anlamına geliyor.
Eğer LUCA genetik soy ağacımızın gövdesi ise, bu çoğaltılmış genleri barındırdığı varsayılan daha önceki tek hücreli organizmalar, yaşamın kendisinin kökleriydi; hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve bakterilerin ortaya çıkmasına yardımcı olan uzun süredir gömülü öncüllerdi.
Kaçar, "Evrensel paralogları takip ederek, Dünya'daki yaşamın en erken adımlarını modern bilimin araçlarıyla bağlayabiliriz. Evrimin ve biyolojinin en derin bilinmeyenlerini test edebileceğimiz keşiflere dönüştürme şansı sunuyorlar" diyor.
Bilim insanları, LUCA yaşarken neler olduğunu, hele ondan önce ne olduğunu yalnızca varsayabiliyorlar. LUCA'nın yalnız dolaşmadığı, muhtemelen "makul derecede üretken" olan "yerleşik bir ekolojik sistem" içinde bir arada yaşadığı muhtemeldir.
Bu organizmaların veya ekosistemlerinin ne kadar basit veya karmaşık olduğu hala tartışma konusudur.
Goldman ve meslektaşları, şu anda yalnızca birkaç evrensel paralog protein ailesinin bilindiğini yazıyorlar, ancak bu azlık "mutlaka LUCA'nın gerçek protein zenginliğinde paralog eksikliğinden kaynaklanmıyor."
Zamanla, LUCA protein zenginliğindeki birçok paralog, evrimsel olaylar, genetik ayrışma veya yatay gen transferi (bakterilerin bir popülasyon arasında genleri paylaşmasının yaygın bir yolu) nedeniyle soy ağacından kaybolmuş olabilir.
Bu durum, bugün hala iş başında olan bazı proteinlere özgü genlerin antik doğasını gizleyebilir.
Yazarlar, "Bu nedenlerden ötürü, LUCA'da bulunan protein ailelerinin çoğu, filogenetik analizler yoluyla tespit edilemeyebilir" diye yazıyorlar.
Bu sınırlayıcı olsa da, incelenebilen her şeyi daha da özel kılıyor.
Fournier, "Bu evrensel paralogların tarihi, bu en eski hücresel soylar hakkında sahip olacağımız tek bilgidir, bu yüzden onlardan mümkün olduğunca çok bilgi çıkarmamız gerekiyor" diyor.
Bazı evrensel paraloglar, örneğin, yazarların "bugün yaşayan canlılarda kalan en eski moleküler sistem olma olasılığı yüksek" olarak savunduğu genetik çeviri sisteminde rol oynamaktadır.
Diğer evrensel paraloglar, enzim üretimi veya biyolojik zarların işlevini koruyan proteinlerle ilgilidir.
Örneğin, yakın zamanda yapılan bir araştırmada, aminoasil tRNA sentetazları olarak bilinen enzimlerin LUCA öncesi atalarının var olduğu ortaya çıktı.
Bu enzimlerin yaşam için önemli olduğunu söylemek az kalır. Proteinleri oluşturan bir dizide bu aminoasitleri taşıyan, doğru amino asidi eşleşen transfer RNA'sına bağlamaktan sorumludurlar.
Atalarının LUCA öncesinde var olması, erken yaşam formlarının daha modern akrabaları evrimleşmeden önce bile genetik olarak kodlanmış proteinlere amino asitleri dahil edebildiğini göstermektedir.
Yazarlar, "Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar modern genetik koda geçişin, amino asit biyosentezi yollarıyla birlikte evrim de dahil olmak üzere birden fazla mekanizmayı içeren karmaşık bir evrimsel süreç olduğunu destekliyor" sonucuna varıyor.
Çalışma, Cell Genomics'de yayımlandı.
