Alles, was heute existiert, stammt von einem gemeinsamen Vorfahren namens LUCA (Letzter Universeller Gemeinsamer Vorfahre).

LUCA ist ein hypothetischer gemeinsamer Vorfahre, von dem alle modernen Organismen, von einzelligen Organismen wie Bakterien bis hin zu riesigen Mammutbäumen (und Menschen), abstammen. LUCA stellt die Wurzel des Baumes des Lebens dar, bevor er sich in die heute bekannten Gruppen aufspaltete: Bakterien, Archaeen und Eukaryoten. Das moderne Leben hat sich aus LUCA aus verschiedenen Quellen entwickelt: dieselben Aminosäuren, die zum Aufbau von Proteinen in allen zellulären Organismen verwendet werden, eine gemeinsame Energiequelle (ATP), das Vorhandensein zellulärer Maschinen wie Ribosomen und anderer, die mit der Produktion von Proteinen aus in DNA gespeicherten Informationen verbunden sind, und sogar die Tatsache, dass alle zellulären Lebewesen DNA als Informationsspeicher verwenden.

Das Team verglich alle Gene in den Genomen lebender Arten und zählte die Mutationen, die in ihren Sequenzen im Laufe der Zeit auftraten, seit sie einen Vorfahren in LUCA teilten.

Die Abspaltungszeit einiger Arten ist aus Fossilienfunden bekannt, daher verwendete das Team ein genetisches Äquivalent der bekannten Gleichung, die in der Physik zur Berechnung der Geschwindigkeit verwendet wird, um zu berechnen, wann LUCA existierte, und kam zu dem Ergebnis, dass es vor 4,2 Milliarden Jahren existierte, etwa vierhundert Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde und unseres Sonnensystems.

Mitautorin Dr. Sandra Álvarez-Carretero von der School of Earth Sciences in Bristol sagte: „Wir hätten nicht erwartet, dass LUCA so alt ist, nur wenige hundert Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Unsere Ergebnisse passen jedoch zu den modernen Vorstellungen über die Möglichkeit des Lebens auf der frühen Erde.“

Das Team arbeitete dann die Biologie von LUCA aus, indem es die physiologischen Merkmale lebender Arten durch die Genealogie des Lebens bis zu LUCA modellierte. Hauptautor Dr. Edmund Moody erklärte: „Die evolutionäre Geschichte der Gene ist komplex aufgrund ihres Austauschs zwischen den Linien. Wir müssen komplexe evolutionäre Modelle verwenden, um die evolutionäre Geschichte der Gene mit der Genealogie der Arten in Einklang zu bringen.“

Mitautor Dr. Tom Williams von der School of Biological Sciences in Bristol sagte: „Eine der wirklichen Stärken hier ist die Anwendung des Ansatzes zur Versöhnung des Genbaums und des Artenbaums auf einen so vielfältigen Datensatz, der die primären Domänen des Lebens Archaeen und Bakterien repräsentiert. Dies ermöglicht es uns, mit einer gewissen Sicherheit zu schätzen und diese Sicherheit zu bewerten, wie LUCA gelebt hat.“

Mitautor Professor Davide Pisani sagte: „Unsere Studie zeigte, dass LUCA ein komplexer Organismus war, nicht allzu verschieden von modernen Prokaryoten, aber was wirklich interessant ist, ist, dass er eindeutig ein frühes Immunsystem besaß, was zeigt, dass unser Vorfahre bereits vor 4,2 Milliarden Jahren gegen Viren kämpfte.“

Mitautor Tim Lenton (Universität Exeter, Geografische Fakultät) sagte: „Es ist klar, dass LUCA seine Umgebung nutzte und veränderte, aber es ist unwahrscheinlich, dass er allein lebte. Seine Abfälle wären Nahrung für andere Mikroben wie Methanogene gewesen, die dazu beitragen würden, ein Recycling-Ökosystem zu schaffen.“

„Die Ergebnisse und Methoden, die in dieser Arbeit verwendet wurden, werden auch zukünftige Studien informieren, die die spätere Evolution von Prokaryoten im Licht der Erdgeschichte genauer untersuchen, einschließlich der weniger untersuchten Archaeen mit ihren methanogenen Vertretern,“ fügte Mitautorin Professorin Anja Spang (Königliches Niederländisches Institut für Meeresforschung) hinzu.

Mitautor Professor Philip Donoghue sagte: „Unsere Arbeit kombiniert Daten und Methoden aus mehreren Disziplinen und enthüllt Erkenntnisse über die frühe Erde und das Leben, die durch keine einzelne Disziplin allein erreicht werden könnten. Sie zeigt auch, wie schnell sich das Ökosystem auf der frühen Erde etabliert hat. Dies deutet darauf hin, dass Leben auch auf erdähnlichen Biosphären anderswo im Universum gedeihen kann.“

Die Studie umfasste auch Wissenschaftler vom University College London (UCL), der Universität Utrecht, dem Zentrum für ökologische Forschung in Budapest und dem Okinawa Institute of Science and Technology.

Die Forschung wurde von der John Templeton Foundation finanziert. Die in dieser Veröffentlichung geäußerten Meinungen sind die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der John Templeton Foundation wider.

Quelle: University of Bristol