在地球形成后不久，生命就已经出现了？

2024-08-19

下面的文章来源于原理，作者 Takeko

从看不见的单细胞细菌，到使用寿命长的红杉，再到巨大的蓝鲸，以及我们人类，事实上，所有生物都有惊人的相似之处。举例来说，所有细胞生物都使用相同的氨基酸来构建蛋白质，其中一种叫做 ATP 分子是所有生物中常见的能量“货币”。核糖体和其他与制造蛋白质相关的细胞机器存在于生物体内，所有细胞生命都采用。 DNA 作为存储信息的工具...

所有这些相似之处都让科学家猜测，所有的细胞生命都可以追溯到几十亿年前的一个共同祖先。1999年一年，生物学家帕特里克 · 福泰尔（Patrick Forterre）首次用" LUCA "（Last Universal Common Ancestor）来称呼所有生命“最后的共同祖先”。这种假设的共同祖先代表着生命之树的根，然后分化成今天的细菌、古代细菌和真正的核生物。

所有现有的生命都可能来自一个共同的祖先。(图片 /Chiswick Chap，Wikimedia Commons）

要有更深入的了解 LUCA 科学家们对存在的时间及其成长习惯进行了大量的研究。最近，一项研究从更广泛的角度得到了一些令人惊讶的结果。

这个项目最近在《自然》中发表。 · 研究表明，生态与进化，在地球上，生命的起源可能比每个人想像的要早得多。LUCA 出现的时间大概是42 亿年前。换言之，仅仅在地球形成数亿年之后，生命就已经进化。另外，研究人员还指出，LUCA 也许比以前想象的要复杂得多。

神秘的共同祖先

从理论上讲，今天的基因可以在所有主要生命支系中找到，很可能是从 LUCA 开始一脉相传。通过反向推送，我们可能知道古代祖先有哪些基因。观察这些基因随着时间的推移发生了什么变化，有可能计算出来。 LUCA 存在的时间。

然而，在实践中，这比听起来难听得多。这是因为随着时间的推移，基因会丢失和获得。此外，不同的生物支系之间会发生交换。这些都会使基因分析复杂化。

在新的研究中，研究小组创建了一个模型，将所有因素都考虑在内。他们比较了大量物种基因组的基因，计算了随着时间的推移序列中的变异。通过模拟物种的生理特征，他们讨论了 LUCA 生长习性，并通过生命谱系追溯到生长习性 LUCA。

LUCA 重建结果。(图片 /Moody et al，Nature Ecology & Evolution）

研究人员估计，LUCA 它是一种复杂的生物，实际上与现代原核生物没有太大区别。它至少有一个包括 250 基因组，万碱基对，编码 2600 种蛋白质，这个比以前的估计要复杂得多。

更加有趣的是，LUCA 很有可能拥有它 19 个 CRISPR-Cas9 也就是说，基因已经有了原始版本。免疫系统，能抵抗病毒。它表明，在生命之初，我们的祖先已经在与病毒进行军备比赛。

还显示了重建结果，LUCA 应当以氢为食，它与以前的研究结果一致。另外，它还有。抵抗紫外线损伤基因，因此，很有可能生活在海洋表面，从空气中捕捉氢气。然而，研究还发现了一种叫做逆转酶的特性，通常存在于嗜热菌中。这意味着，LUCA 这些深海热液喷嘴周围也有可能繁殖。

不管怎样，LUCA 很有可能使用和改变它所处的环境。团队推断，LUCA 也许不是独立存在，而是最古老的生态系统的一部分。，还有其它类型的原始细胞与之共存，但是这些原始细胞可能已经灭绝。举例来说，LUCA 这些微生物可能会成为其它微生物(如产甲烷菌)的成分，这将有助于建立一个循环生态系统。

很多科学家都同意这一点。严格来说，LUCA 或许并非人生故事的真正开始，而只是我们可以利用基因组数据来推出最后一个共同的祖先状态。

比以前想象的要古老？

另外一个关键问题是 LUCA 生存时间。根据之前的研究，它只能存在于后期的重轰击之后。当时，地球应该受到太空碎片的猛烈冲击，这可能会摧毁任何新的生命。通过测量月岩，确定了这个时期的时间。 38 一亿年前。但是这一数字仍然存在许多不确定性。

但是，团队优化的遗传学方法得出结论，LUCA 应该住在约会里 42 亿年前（40.9 亿至 43.3 亿万年前)，这个估计比其他生命起源要早得多。——这个时间点已经非常接近了 46 十亿年前形成太阳系和地球的时间，两者只是相距约约。 4 一亿年。也许这表明，人生的进化可能比以前想象的要简单。

但是对这段时间，福泰尔提出了质疑。他认为 LUCA 已经存在于晚期重轰之前的说法是完全不现实的。

这项研究的结果只是一个开始。它汇集了许多学科的数据和方法，揭示了地球和生命早期的奥秘。这也告诉我们，在宇宙的其他地方，类似地球的生物圈也可能有生命在繁衍。

#创作团队：

发文：Takeko

排版：雯雯

#参照来源：

https://www.bristol.ac.uk/news/2024/july/luca.html

https://www.newscientist.com/article/2439385-last-common-ancestor-of-all-life-emerged-far-earlier-than-thought/

https://www.nature.com/articles/s41559-024-02461-1

https://www.nature.com/articles/s41559-024-02474-w

https://www.science.org/content/article/our-last-common-ancestor-lived-4-2-billion-years-ago-perhaps-hundreds-millions-years

封面图 & 主图：University of Bristol，Science Graphic Design