Για τους επιστήμονες, ο πρώτος μας πρόγονος δεν ήταν ο Αδάμ ή η Εύα αλλά ο Luca. Δεν μας έμοιαζε καθόλου, καθώς ήταν ένας μονοκύτταρος οργανισμός που έφερνε σε βακτήριο. Μια πρόσφατη ωστόσο μελέτη από ομάδα επιστημόνων με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο, φέρνει συγκλονιστικές αποκαλύψεις γι΄ αυτόν τον επιφανή πρόγονο.

Παρά το γεγονός ότι έζησε όσο το δυνατόν παλαιότερα, ο Luca έμοιαζε εκπληκτικά με τα σύγχρονα βακτήρια – και επιπλέον, προφανώς ζούσε σε μια ακμάζουσα κοινότητα άλλων οργανισμών που δεν έχουν αφήσει κανένα ίχνος τους στη Γη σήμερα.

Διαβασε ακομα

Επιστήμονες ανακάλυψαν κάτι σκοτεινό εκεί που δεν θα έπρεπε να είναι

Ο Luca – συντομογραφία για τον τελευταίο παγκόσμιο κοινό πρόγονο, τον πρόγονο όλης της γνωστής ζωής στη Γη – φαίνεται να γεννήθηκε πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια. Τότε ο πλανήτης μας δεν ήταν Εδέμ, αλλά κάτι σαν κόλαση επί Γης: μια μάζα ηφαιστείων που έβραζε και είχε συνέλθει από τη σύγκρουση με γιγάντιους μετεωρίτες, αφού διέλυσε τον κόσμο, δημιουργώντας το Φεγγάρι από μερικά θραύσματα. Υπάρχει λοιπόν ένας εύλογος λόγος για τον οποίο ο γεωλογικός αιώνας πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια ονομάζεται Άδης, από τον Έλληνα θεό του κάτω κόσμου, Άδη.

Αν ο Luca ήταν πραγματικά τόσο αρχαίος, αλλά ήδη τόσο εξελιγμένος και ενσωματωμένος σε ένα ολόκληρο οικοσύστημα, υπάρχει μια εκπληκτική επίπτωση που υπερβαίνει κατά πολύ την κατανόηση της δικής μας προέλευσης. Υποδηλώνει ότι η ζωή πρέπει να ξεκίνησε στη Γη σχεδόν το συντομότερο δυνατό που θα μπορούσε. Κάτι που με τη σειρά του σημαίνει ότι, δεδομένων των κατάλληλων συνθηκών και συστατικών, η ζωή μπορεί να μην είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο και απίθανο ατύχημα, όπως πίστευαν ορισμένοι επιστήμονες, αλλά μάλλον, σχεδόν αναπόφευκτο, και ως εκ τούτου πιθανόν να υπάρχει παντού, άφθονη, στο σύμπαν.

Η Γη περιστρεφόταν πιο γρήγορα γύρω από τον άξονά της, έτσι οι μέρες ήταν 12άωρες. Το φεγγάρι ήταν πιο κοντά από ό,τι είναι τώρα, άρα οι παλίρροιες ήταν πιο έντονες

Η ύπαρξη του Luca είναι απόρροια της δαρβινικής εξελικτικής θεωρίας, σύμφωνα με την οποία όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί από τα μικρόβια έως τις φάλαινες προέρχονται από προγενέστερους σε ένα τεράστιο δέντρο ζωής. Εμείς οι άνθρωποι μοιραζόμαστε έναν κοινό πρόγονο με τους χιμπατζήδες και τους μπονόμπο που έζησαν περίπου 6-8 εκατομμύρια χρόνια πριν. Όλοι οι πίθηκοι και οι μαϊμούδες πιστεύεται ότι διακλαδίστηκαν από έναν κοινό πρόγονο πριν από περίπου 25 εκατομμύρια χρόνια. Συνεχίστε να πηγαίνετε αρκετά πίσω στο δέντρο και θα βρείτε έναν κοινό πρόγονο όλων των θηλαστικών, μετά όλων των σπονδυλωτών οργανισμών και ούτω καθεξής.

Ο Luca αντιπροσωπεύει το σημείο όπου οι τρεις τομείς όλης της ζωής – ευκαριωτικά (συμπεριλαμβανομένων των ζώων, φυτών και μυκήτων), βακτήρια και αρχαία (μονοκύτταροι μικροοργανισμοί, άλλο είδος μικροβίου) – συγκλίνουν σε ένα μόνο στέλεχος. Το πότε συνέβη αυτό ήταν αντικείμενο συζήτησης εδώ και δεκαετίες. Κάποτε πίστευαν ότι ο Luca έζησε περίπου 3,5-3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, εκτός Άδη. Αλλά πρόσφατες μελέτες τον έχουν τοποθετήσει ακόμα πιο πίσω στο χρόνο.

Μπορεί να φαίνεται απίθανο να γνωρίζουμε κάτι για τον Λούκα. Δεν υπάρχουν απολιθώματα τόσο παλιάς ζωής, και πολύ λίγοι βράχοι παραμένουν αναλλοίωτοι από εκείνη την εποχή για να έχουν ενδείξεις σχετικά με το πώς ήταν η Γη. Αλλά οι επιστήμονες μπορούν να βγάλουν συμπεράσματα για τέτοιους πρώιμους οργανισμούς χρησιμοποιώντας την τεχνική της μοριακής φυλογενετικής. Συγκρίνοντας τις γενετικές αλληλουχίες των οργανισμών που ζουν σήμερα, μπορούν να καταλάβουν από τις ομοιότητες και τις διαφορές τους, τη σειρά με την οποία τα διάφορα είδη χωρίστηκαν ως ξεχωριστά παρακλαδιά του εξελικτικού δέντρου, καθώς και ποια γονίδια μπορεί να είχαν οι κοινοί τους πρόγονοι. Κι αν γνωρίζουν τον ρυθμό με τον οποίο οι μεταλλάξεις στα γονίδια δημιουργούν τέτοιες διαφορές, αυτό παρέχει ένα «μοριακό ρολόι» που μπορεί να δώσει εκτιμήσεις για το πότε συνέβη η διακλάδωση.

Διαβασε ακομα

Τι σημαίνει πραγματικά η ευθυγράμμιση των 7 πλανητών τον Φεβρουάριο

Η επέκταση τέτοιων αναλύσεων μέχρι τον Luca στην πολύ πρώιμη Γη, βασισμένη μόνο σε γενετικές πληροφορίες σχετικά με τους ζωντανούς οργανισμούς σήμερα, είναι μια μεγάλη ακολουθία. Τα ανακατασκευασμένα γονιδιώματα τέτοιων αρχαίων προγονικών οργανισμών είναι απλώς οι καλύτερες εικασίες, αλλά ακόμα και έτσι, είναι αποσπασματικά. Γι’ αυτό η ηλικία και η φύση του Luca ήταν αμφιλεγόμενες. Αλλά η έρευνα γίνεται πιο αξιόπιστη καθώς συλλέγουμε όλο και περισσότερες γενετικές πληροφορίες για τους σύγχρονους οργανισμούς.

Τον περασμένο Ιούλιο, μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ ανέφερε μια τελευταίας τεχνολογίας μοριακή φυλογενετική μελέτη που έδειξε ότι ο Λούκα έζησε πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τότε, αυτή η Γη του Άδη δεν είχε αναπνεύσιμο αέρα: το οξυγόνο παράγεται σήμερα από τη φωτοσύνθεση σε φυτά και βακτήρια, η οποία ξεκίνησε πολύ αργότερα. Η ατμόσφαιρα περιείχε πολύ διοξείδιο του άνθρακα, λέει ο επιστήμονας γήινων συστημάτων, Tim Lenton, από το Πανεπιστήμιο του Έξετερ, συν-συγγραφέας της νέας μελέτης – και ως αποτέλεσμα, «ο ουρανός μπορεί να ήταν λιγότερο μπλε από ό, τι είναι σήμερα». Μπορεί ακόμα και να είχε μια πορτοκαλί νότα από μια ομίχλη μεθανίου.

Η Γη ήταν τότε ένας υδάτινος κόσμος, καλυμμένος εξ ολοκλήρου από ωκεανό με λίγα μόνο ηφαιστειακά νησιά να ξεπροβάλλουν πάνω από τα κύματα. Επιπλέον, σύμφωνα με τη θαλάσσια μικροβιολόγο, Rika Anderson, του Κολλεγίου Carleton στο Northfield της Μινεσότα, «η Γη περιστρεφόταν πιο γρήγορα στον άξονά της, επομένως οι μέρες ήταν 12άωρες. Και το φεγγάρι ήταν πιο κοντά από ό,τι είναι τώρα, έτσι οι παλίρροιες ήταν πιο έντονες».

Πώς επιβίωσε ο Luca; Η φυλογενετική ανάλυση δείχνει ότι διέθετε όλο τον μοριακό μηχανισμό –τα πρωτεϊνικά ένζυμα– που χρειαζόταν για να τροφοδοτηθεί από απλά μόρια στο περιβάλλον του, συγκεκριμένα διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. Ζώντας στην επιφάνεια της θάλασσας, θα μπορούσε να έχει πάρει και τα δύο από την ατμόσφαιρα. Εναλλακτικά, ο Luca θα μπορούσε να τα είχε σταχυολογήσει από τους λεγόμενους υδροθερμικούς αεραγωγούς στη βαθιά θάλασσα, όπου η ηφαιστειακή θερμότητα στέλνει ζεστό νερό μέσα σε ρωγμές στον βράχο που ρέει από γεωλογικούς σχηματισμούς οι οποίοι μοιάζουν με καμινάδα, εμπλουτισμένο σε ορυκτά και διαλυμένα αέρια. Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι η ίδια η ζωή ξεκίνησε από τόσο βαθιά ανοίγματα, προστατευμένη από τον βομβαρδισμό μετεωριτών.

Αυτό θα έκανε τον Luca χημειοαυτότροφο: έναν οργανισμό ικανό να παράγει τις χημικές ουσίες που χρειάζεται από άλλες πιο απλές που σχηματίζονται σε γεωλογικές διεργασίες. Αλλά θα μπορούσε επίσης να ήταν ένα ετερότροφο, εξαρτώμενο από χημικές ουσίες που παράγονται στις μεταβολικές αντιδράσεις από άλλους οργανισμούς στο οικοσύστημα. Εν πάση περιπτώσει, η νέα μελέτη δείχνει ότι ο Luca διέθετε ένα αρκετά περίπλοκο σύνολο μηχανισμών μεταβολικών ενζύμων: δεν ήταν ένα πρόχειρο πρώτο στάδιο ζωής, αλλά ήδη ένα αρκετά εξελιγμένος και σύνθετος, υποδηλώνοντας ότι είχε ήδη εξελιχθεί για χρόνια.

Το οικοσύστημα του Luca μπορεί να είχε προκαλέσει περισσότερη ποικιλομορφία από ό,τι θα μπορούσε να προκύψει από τη συμβατική δαρβινική εξέλιξη

Ο Λούκα μάλλον «δεν έζησε μόνος», λέει ο Lenton. Κατασκευάζοντας πολύπλοκα οργανικά μόρια, θα είχε δημιουργήσει ένα περιβάλλον όπου άλλοι ετερότροφοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ευδοκιμήσουν, ίσως κάποιοι καταβροχθίζοντας τον ίδιο τον Luca. «Θα είχε δημιουργήσει θέσεις για άλλα ζωύφια για να ζουν με βάση τα απόβλητά του», λέει ο παλαιοβιολόγος Philip Donoghue, ένας από τους ηγέτες της ομάδας του Μπρίστολ.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι γείτονες του Luca μπορεί να περιλάμβαναν οργανισμούς που, όπως πολλά μικρόβια σήμερα (συμπεριλαμβανομένων εκείνων στο έντερο), παρήγαγαν μεθάνιο (CH4), επιστρέφοντας έτσι άνθρακα και υδρογόνο στην ατμόσφαιρα. «Αυτό δημιουργεί έναν κύκλο ανακύκλωσης που κάνει τους πάντες πιο παραγωγικούς», λέει ο Lenton. Αν ο Luca ζούσε πράγματι σε ένα αεραγωγό, λέει ο Anderson, ορισμένα μέλη της κοινότητάς του μπορεί να είχαν χρησιμοποιήσει θείο ή σίδηρο στα υγρά εξαερισμού ως καύσιμο. Μια πρόσφατη μελέτη από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tucson, υποστηρίζει αυτή την ιδέα, διαπιστώνοντας ότι τα αμινοξέα που περιέχουν θείο και δεσμεύουν μέταλλα ήταν από τα πρώτα που χρησιμοποιήθηκαν από τον Luca και τους προγόνους του για την παραγωγή πρωτεϊνών.

Οι ερευνητές διαπιστώνουν επίσης ότι ο Luca είχε ένα είδος ανοσοποιητικού συστήματος για να το προστατεύεται από ιογενείς λοιμώξεις. Μερικά βακτήρια σήμερα έχουν ένα αμυντικό σύστημα που ονομάζεται CRISPR-Cas, το οποίο μπορεί να ράψει κομμάτια ιϊκού γονιδιώματος στο DNA του ξενιστή, δημιουργώντας μια μοριακή μνήμη παλαιότερης μόλυνσης για να επιταχύνει μια αμυντική απόκριση, όπως κάνει το δικό μας ανοσοποιητικό σύστημα. Το ανακατασκευασμένο γονιδίωμα του Luca φαίνεται να περιλαμβάνει οδηγίες για μια συσκευή παρόμοια με το CRISPR-Cas, υποδηλώνοντας ότι οι ιοί ήταν διάχυτοι – και ένα πιθανό πρόβλημα – στο οικοσύστημά του.

Αυτό ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, γιατί ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν τώρα ότι οι ιοί – παράσιτα που καταλαμβάνουν τον μηχανισμό των κυττάρων ξενιστών τους για να αναπαραχθούν – είναι ένα αναπόφευκτο αποτέλεσμα του πώς λειτουργεί η ζωή με την αντιγραφή του DNA. «Τείνω να σκέφτομαι τους ιούς ως καθολικούς για τη ζωή», λέει ο Anderson. Προσθέτει ωστόσο πως δεν φαντάζεται ότι οι ιοί τότε έμοιαζαν με τους ιούς σήμερα, «έτσι εξεπλάγην λίγο όταν είδα ότι υπήρχε ένα σύστημα CRISPR στον Luca». Είναι ένα περίπλοκο κομμάτι για έναν τόσο αρχαίο οργανισμό.

Αλλά ένας κόσμος γεμάτος ιούς δεν ήταν απαραίτητα κακό. Αντίθετα, οι ιοί μπορεί να βοήθησαν στη δημιουργία μιας τόσο πλούσιας οικολογίας στην πρώιμη Γη. Επειδή μπορούν να επικολλήσουν νέα γονίδια στο DNA του ξενιστή, οι ιοί μπορούν να λειτουργήσουν ως φορείς για τη μεταφορά γενετικού υλικού από έναν οργανισμό στον άλλο με «οριζόντια μεταφορά γονιδίων»: ένας τρόπος για τους οργανισμούς να μοιράζονται γονίδια χωρίς να συνδέονται άμεσα. Το οικοσύστημα του Luca μπορεί να ήταν μια εστία κοινής χρήσης γονιδίων υποβοηθούμενης από ιούς, προκαλώντας περισσότερη ποικιλομορφία από αυτή που θα μπορούσε να προκύψει από τη συμβατική δαρβινική εξέλιξη μέσω της καταγωγής και της φυσικής επιλογής.

Διαβασε ακομα

Το παράδοξο του παππού λύθηκε και πλέον μπορούμε να ταξιδέψουμε στον χρόνο με την ησυχία μας

Από αυτήν την άποψη, το πρώιμο δέντρο της ζωής δεν ήταν καθόλου δέντρο, αλλά ένας πυκνά συνδεδεμένος ιστός. (Κατά κάποιο τρόπο εξακολουθεί να είναι). Και μπορεί να φαίνεται λίγο λυπηρό ότι, από αυτές τις πλούσιες αρχαίες βιόσφαιρες, μόνο ο Luca άφησε σύγχρονους απογόνους, παρόλα αυτά η οριζόντια μεταφορά γονιδίων μπορεί να εμφυτεύει μικρά κομμάτια αυτού του χαμένου γενετικού κόσμου μέσα στον ίδιο τον Luca.

Ο Anderson λέει ότι η σεβάσμια ηλικία του Luca χρειάζεται περισσότερη επιβεβαίωση από άλλες πηγές, όπως το γεωλογικό αρχείο. Και ο Donoghue παραδέχεται πως «δεν νομίζω ότι μπορούμε να πούμε τίποτα για τον Luca σίγουρα, εκτός από το ότι υπήρχε». Αλλά αυτή η μελέτη δεν είναι σίγουρα η τελευταία λέξη. «Πιστεύω ότι θα ακολουθήσουν περισσότερες, σίγουρα», λέει ο Anderson. «Τα εργαλεία και τα δεδομένα μας γίνονται όλο και καλύτερα, ενώ οι γεωχημικοί χρησιμοποιούν πιο έξυπνους τρόπους για να κοιτάξουν πίσω στον χρόνο για να συμπεράνουν πώς ήταν η πρώιμη Γη και οι κάτοικοί της».

Αν αντέξει, η αρχαιότητα του Luca φαίνεται να ανατρέπει κάποια προηγούμενα επιχειρήματα σχετικά με το γιατί το σύμπαν είναι σε μεγάλο βαθμό άψυχο. «Αυτά βασίστηκαν στα στοιχεία ότι χρειάστηκαν περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να εμφανιστεί ζωή στη Γη, πράγμα που σημαίνει ότι αυτά τα πρώτα βήματα ήταν δύσκολα και/ή απίθανα», λέει ο Donoghue. Αλλά ένας Luca 4,2 δισεκατομμυρίων ετών και ήδη αρκετά εξελιγμένος, σημειώνει ο  Lenton , «μας λέει ότι το ξεκινώντας τη ζωή δεν είναι τόσο δύσκολο. Μπορεί να ξεκινήσει παντού σε πλανήτες με υγρό νερό, συμπεριλαμβανομένου πιθανώς του πρώιμου Άρη ή ακόμα και της πρώιμης Αφροδίτης».

Οι αστρονομικές αναζητήσεις για πλανήτες γύρω από άλλα αστέρια έχουν δείξει ότι οι πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη δεν είναι και τόσο ασυνήθιστοι. Ωστόσο, μπορεί να υπήρχαν ειδικά χαρακτηριστικά του πλανήτη μας, προειδοποιεί ο Anderson, που τον έκαναν ιδιαίτερα επιδεκτικό στη ζωή, όπως ένα μαγνητικό πεδίο που μας προστατεύει από την ηλιακή ακτινοβολία, ένας μεγάλος γειτονικός πλανήτης (Δίας) για να σαρώνει αδέσποτους αστεροειδείς και ένα φεγγάρι για να δημιουργήσει παλίρροιες.

Εξάλλου, λέει ο Lenton, η πρόκληση δεν είναι απλώς να αρχίσει μια βιόσφαιρα, αλλά να συνεχιστεί: «να επηρεάσει η ζωή το πλανητικό της περιβάλλον με τρόπο που να το βοηθά να διατηρηθεί κατοικήσιμο», όπως υποστηρίζεται από τη θεωρία της Γαίας του αείμνηστου επιστήμονα και εφευρέτη James Lovelock, με τον οποίο ο Lenton συνεργάστηκε στενά. Πιστεύει ότι η συντήρηση μιας τέτοιας βιόσφαιρας θα πρέπει να είναι αρκετά απλή, μόλις ξεκινήσει. «Γι΄ αυτό προβλέπω ότι άλλες βιόσφαιρες είναι εκεί έξω και περιμένουν να ανακαλυφθούν».

Με πληροφορίες από Guardian