地球最古の生命体、LUCAの秘密を解明しましょう

42億年前にもLUCAが実際にどのようにウイルス攻撃を受けたかを示すデジタル表現。 著作権: サイエンスグラフィックデザイン

ある ブリストル大学ハーバード大学の研究者らによる研究で、LUCAと呼ばれる共通の祖先に由来する地球上の生命は、惑星形成直後に繁栄したことが判明した。

研究者らは遺伝子分析と進化モデリングを通じて、LUCAが約42億年前に存在したことを突き止め、それが地球上で最も古い生態系と統合された初期の免疫システムを持つ複雑な生物であることを明らかにした。

LUCA とその子孫の遺伝子設計図

今日生きているすべてのものは、愛情を込めて LUCA (最後の宇宙共通祖先) として知られる単一の共通祖先から派生しています。

LUCA は、細菌のような単細胞生物からセコイアの巨木 (そして私たち人間) に至るまで、現代のすべての細胞生命の起源となる推定上の共通祖先です。 LUCA は、今日知られている細菌、古細菌、ユーカリのグループに分かれる前の生命の木の根を表します。 さまざまなソースからLUCAから発展した現代生活：同じ アミノ酸 これは、すべての細胞生物でタンパク質を構築するために使用され、共通のエネルギー通貨（ATP）であり、リボソームなどの細胞機械や、細胞内に保存されている情報からタンパク質を作ることに関連するその他の機械の存在が含まれます。 DNA、そしてすべての細胞生命体が情報を保存する手段として DNA 自体を使用しているという事実さえも。

研究手法とLUCAの時代

研究チームは生物のゲノムにあるすべての遺伝子を比較した 分類するLUCA の祖先を共有して以来、時間の経過とともに配列内で発生した突然変異を数えることによって。

一部の種の分離時期は化石記録からわかっているため、研究チームは、LUCAがいつ存在したかを調べるために物理学で速度を計算するために使用されるよく知られた方程式の遺伝的等価物を使用し、それが42億年前に発生したという答えに到達しました。 、地球と太陽系が形成されてから約4億年後。

この研究の共著者であるブリストル地球科学部のサンドラ・アルバレス・カレテロ博士は、「惑星ルカが地球形成から数億年以内にこれほど古くなるとは予想していなかった。しかし、我々の結果は一貫している」と述べた。地球の初期の居住可能性に関する最近の見解とともに。

LUCAの生理学的洞察と進化的モデリング

次に、チームは、LUCA への生命の系譜を通じて現生種の生理学的特徴をモデル化することにより、LUCA の生物学を解明することに取り組みました。 主著者のエドモンド・ムーディ博士は、「遺伝子の進化の歴史は、系統間の交換によって複雑になっている。遺伝子の進化の歴史と種の系譜を調和させるには、複雑な進化モデルを使用する必要がある。」と説明した。

この研究の共著者であるブリストル生物科学部のトム・ウィリアムズ博士は次のように述べています。これにより、「かなり自信を持って発言し、LUCA がどのように生きているかについてそのレベルの信頼性を評価する」ことが可能になります。

LUCA プロジェクトの複雑さと環境への影響

この研究の共著者であるデビッド・ピサーニ教授は次のように述べています。「私たちの研究は、LUCAが複雑な生物であり、現代の原核生物とそれほど変わらないことを示しました。しかし、本当に興味深いのは、LUCAが明らかに初期の免疫システムを持っていたことです。 「42億年前、私たちの祖先はウイルスとの軍拡競争に参加していました。」

共著者のティム・レントン氏（エクセター大学地理学部出身）は、「LUCAは明らかに環境を搾取し、変化させていたが、単独で生きていた可能性は低い。彼らの排泄物はメタン生成菌など他の微生物の餌になっていた可能性がある」と述べた。それはリサイクルエコシステムの構築に役立つでしょう。」

幼児期における学習の広範な影響

共著者のアーニャ・スパン教授（オランダ王立海洋研究所）は次のように付け加えた。「この研究で使用された結果と手法は、あまり研究されていないものも含め、地球の歴史に照らして古細菌のその後の進化をより詳細に調査する将来の研究にも役立つだろう」古細菌とそのメタン生成の代表者。」

共著者のフィリップ・ドナヒュー教授は次のように述べています。「私たちの研究は複数の分野からのデータと手法を統合し、どの分野だけでも達成できなかった地球と初期生命に関する洞察を明らかにします。また、初期に生態系がいかに早く確立されたかも示しています。」地球。これは、宇宙のどこかにある地球のような生物圏で生命が繁栄している可能性があることを示唆しています。

参考文献：「宇宙最後の共通祖先の性質と初期地球システムへの影響」エドマンド・R・R・ムーディ、サンドラ・アルバレス・カレテロ、タラ・A・マヘンドララジャ、ジェームズ・W・クラーク、ホリー・C・ベイツ、ニーナ・ドンブロウスキー、レナード・L著Xantho、Richard A. Boyle、Stuart Dennis、Shi Chen、Nick Lin、Zhiheng Yang、Graham A. Shields、Gergely J. Solosi、Anya Spang、David Pisani、Tom A. Williams、Timothy M. Linton、Philip C. J.ドナヒュー、2024 年 7 月 12 日。 自然の生態と進化。
土井: 10.1038/s41559-024-02461-1

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）、ユトレヒト大学、ブダペスト環境研究センター、大学院大学の沖縄科学技術大学院大学の科学者もこの研究に参加した。

この研究はジョン・テンプルトン財団から資金提供を受けました。 この出版物で表明されている見解は著者の見解であり、必ずしもジョン テンプルトン財団の見解を反映しているわけではありません。