研究認為地球上的生命源自於一個被稱為”LUCA”的共同祖先
布里斯託大學領導的一項研究發現，地球上的生命源於一個被稱為”LUCA”的共同祖先，在地球形成後不久就開始繁衍生息。透過基因分析和演化建模，研究人員將LUCA 的存在時間精確到了大約42 億年前，揭示了它是一種具有早期免疫系統的複雜生物，與地球最早的生態系統密不可分。
數位影像展示了LUCA 在42 億年前就已經受到病毒的攻擊。圖片來源：科學圖形設計
今天的萬物都源自於一個共同的祖先，研究人員親切地稱之為LUCA（最後的宇宙共同祖先）。 LUCA 是假定的共同祖先，從單細胞生物（如細菌）到巨大的紅杉（以及我們人類），所有現代細胞生命都來自於它。 LUCA 代表了生命之樹的根部，之後生命之樹分裂成了今天公認的細菌、古細菌和真核生物。現代生命是從LUCA 演化而來的，其演化有各種不同的來源：所有細胞生物都使用相同的胺基酸來建構蛋白質、共享的能量貨幣（ATP）、核醣體等細胞機器的存在以及其他與利用DNA 中儲存的資訊製造蛋白質相關的機器，甚至所有細胞生命都使用DNA 本身作為儲存資訊的方式。
研究小組比較了生物物種基因組中的所有基因，計算了自它們在LUCA 中共享祖先以來，隨著時間的推移，其序列中發生的突變。
從化石記錄中可以得知一些物種的分離時間，因此研究小組使用了與物理學中用於計算速度的方程式相當的遺傳學方法來計算LUCA 的存在時間，得出的答案是42 億年前，即地球和太陽系形成後約4 億年。
共同作者、布里斯托爾地球科學學院的Sandra Álvarez-Carretero 博士說：”我們沒有想到LUCA如此古老，僅在地球形成的數億年之內。不過，我們的研究結果符合現代人對早期地球宜居性的看法。
接下來，研究小組透過模擬生物物種的生理特徵，從生命譜系追溯到LUCA，從而研究出LUCA 的生物學特性。主要作者埃德蒙-穆迪（Edmund Moody）博士解釋說：”基因的進化史因其在不同種系之間的交換而變得複雜。我們必須使用複雜的進化模型來協調基因的進化史和物種的譜系”。
共同作者、布里斯托爾生物科學學院的湯姆-威廉斯（Tom Williams）博士說：”將基因-樹種-樹調和方法應用於代表古細菌和細菌主要生命領域的如此多樣化的數據集，這使我們能夠以一定的信心來判斷和評估LUCA 的生活方式。
共同作者達維德-皮薩尼（Davide Pisani）教授說：”我們的研究表明，LUCA是一種複雜的生物，與現代原核生物沒有太大區別，但真正有趣的是，它顯然擁有早期的免疫系統，這表明即使在42億年前，我們的祖先也在與病毒進行軍備競賽。
共同作者 Tim Lenton（埃克塞特大學地理學院）說：「很明顯，路加正在利用和改變它所處的環境，但它不可能獨自生活。它的廢物會成為其他微生物（如甲烷菌）的食物，這些微生物會幫助建立一個循環生態系統。
“這項研究的發現和採用的方法也將為今後的研究提供參考，這些研究將根據地球歷史更詳細地考察原核生物的後續進化，包括研究較少的古細菌及其甲烷化代表，”共同作者Anja Spang 教授（荷蘭皇家海洋研究所）補充說。
共同作者菲利普-多諾霍教授說：”我們的工作匯集了多個學科的數據和方法，揭示了早期地球和生命的奧秘，這是任何一個學科都無法單獨實現的。它還證明了早期地球生態系統的建立速度有多快。
編譯自/ ScitechDaily