Иллюстративное изображение клостридий

Генетический код последнего общего предка самой большой группы живых организмов на планете удалось раскрыть с помощью сложного анализа генов и белков.

Немецкие биологи составили теоретическое описание прародительницы всех бактерий, а также описали схему ее метаболизма. Результаты исследования были опубликованы в журнале Communications Biology.

Биологи из Института молекулярной эволюции Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе пять лет назад представили описание универсального общего предка всех живых организмов на Земле и назвали его LUCA – Last Universal Common Ancestor.

Как полагают ученые, LUCA жил примерно 3,8 миллиарда лет назад в горячих глубоководных гидротермальных источниках. Его ископаемых остатков не сохранилось, поэтому изучение проводится только путем сравнения геномов.

С помощью указанного метода был определен набор из 355 генов, точно имевшихся у LUCA.

В новом исследовании биологи описали еще одну древнюю клетку – Last Bacterial Common Ancestor (LBCA) – последнего общего предка бактерий, которая, по их мнению, появилась около 3,5 миллиарда лет назад в той же среде, что и LUCA.

Для раскрытия генома LBCA 1089 анаэробов – бактерий, которые могут обходиться без кислорода.

Ученые намеренно не использовали аэробов, учитывая то, что бактерии могли возникнуть во времена бескислородной Земли.

Как известно, высшие организмы передают генетический код от родителей к потомству посредством вертикальной передачи генов. В результате в геноме сохраняется вся информация о филогенетической истории.

У бактерий этот процесс происходит в виде латерального переноса генов между разными штаммами микроорганизмов, что делает невозможным использование традиционных методов для определения корня в древе их эволюции.

Чтобы решить эту проблему исследователи использовали при реконструкции генома LBCA не только сами гены, но и белки. Всего были идентифицированы 146 семейств белков, присутствующих абсолютно у всех бактерий.

Выстроив биохимические связи этих белков, ученые получили практически полную базовую метаболическую сеть первой бактерии. С помощью статистических методов они определили, какие из современных бактериальных групп наиболее похожи на LBCA.

Анализ показал, что самая ранняя ветвь бактерий была похожа на современные клостридии, за которыми следовали дельтапротеобактерии, актинобактерии и некоторые представители рода Aquifex.

Авторы работы считают, что LBCA, скорее всего, подобно клостридиям, имела форму стержня, хотя не исключен и вариант спор.

Комментарии