تمام اشکال حیات روی زمین را میتوان به موجودی به نام آخرین نیای مشترک جهانی یا LUCA نسبت داد. یک پژوهش علمی نشان میدهد که این موجود احتمالاً حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از شکلگیری زمین روی آن میزیسته است. بررسیهای تکمیلی همچنین نشان میدهد که این شکل اولیه حیات به احتمال زیاد دارای نوعی سامانه ایمنی ابتدایی بوده و در نتیجه با ویروسها مقابله میکرده است.
حیات روی زمین ناگزیر باید از نقطهای آغاز شده باشد و دانشمندان بر این باورند که این نقطه همان LUCA یا آخرین نیای مشترک جهانی است. این موجود شبیه به پروکاریوتها، نیای همه موجودات زنده امروزی به شمار میآید؛ از کوچکترین باکتریها گرفته تا عظیمترین نهنگهای آبی.
اگرچه انفجار کامبرین حدود ۵۳۰ میلیون سال پیش موجب آغاز جهشی بزرگ در شکلگیری حیات پیچیده شد، اما خط زمانی واقعی حیات روی زمین بسیار طولانیتر از این بازه است. سالهاست که دانشمندان برآورد میکنند LUCA حدود ۴ میلیارد سال پیش پدیدار شده؛ یعنی حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از شکلگیری سیاره زمین.
با این حال، مطالعهای که توسط یک تیم بینالمللی از دانشمندان انجام شده، این خط زمانی را حتی عقبتر میبرد و زمان ظهور LUCA را به حدود ۴.۲ میلیارد سال پیش نسبت میدهد. این پژوهش همچنین جزئیات شگفتانگیزی را درباره شرایط زندگی این موجود اولیه آشکار کرده است. نتایج این تحقیق در مجله Nature Ecology & Evolution منتشر شده است.
در متن مقاله توضیح داده میشود که نیای مشترک همه اشکال حیات سلولی امروزی از طریق ویژگیهایی مانند کد ژنتیکی جهانی، سازوکار مشترک سنتز پروتئین، یکسان بودن راستگردی مجموعه تقریباً ۲۰ اسید آمینه، و استفاده از ATP به عنوان واحد مشترک انرژی قابل شناسایی است. از این رو، درک ما از LUCA تأثیر مستقیمی بر فهم ما از تکامل اولیه حیات روی زمین دارد. لذا پرسشهایی اساسی مطرح میشود: آیا LUCA موجودی ساده بوده یا پیچیده؟ در چه محیطی زندگی میکرده و در چه زمانی پدید آمده است؟
برای تعیین دقیق زمان حضور LUCA روی زمین، دانشمندان ناچار بودند روندی معکوس را دنبال کنند. در گام نخست، تیم پژوهشی ژنهای گونههای زنده امروزی را با یکدیگر مقایسه کردند و تعداد جهشهایی را که از زمان جدایی آنها از نیای مشترکشان با LUCA رخ داده است، محاسبه نمودند. با استفاده از یک معادله ژنتیکی مبتنی بر زمان جدایی میان گونهها، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که LUCA احتمالاً از حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از شکلگیری زمین روی آن حضور داشته است. این بازه زمانی، این موجود را درست در میانه دوره زمینشناسی خشن و جهنمی موسوم به دوران هادئن قرار میدهد.
ادموند مودی از دانشگاه بریستول، نویسنده اصلی این پژوهش، توضیح میدهد که تاریخچه تکاملی ژنها به دلیل تبادل آنها میان تبارهای مختلف بسیار پیچیده است و برای هماهنگ کردن تاریخچه تکاملی ژنها با شجرهنامه گونهها باید از مدلهای تکاملی پیچیده استفاده شود.
پژوهشگران به تعیین سن LUCA بسنده نکردند و گامی فراتر نهادند. آنها با بازسازی ویژگیهای فیزیولوژیکی گونههای زنده امروزی تلاش کردند دریابند LUCA در حدود ۴.۲ میلیارد سال پیش چه خصوصیاتی داشته است. نتایج این بررسیها شگفتآور بود. دانشمندان برآورد میکنند که اگرچه LUCA یک پروکاریوت ساده بوده، اما به احتمال زیاد نوعی سامانه ایمنی داشته که نشان میدهد این موجود از همان زمانهای بسیار ابتدایی با ویروسهای نخستین در حال مقابله بوده است.
تیم لنتون از دانشگاه اکستر، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح میدهد که به نظر میرسد LUCA از محیط پیرامون خود بهرهبرداری کرده و آن را تغییر میداده، اما به احتمال زیاد به تنهایی زندگی نمیکرده است. پسماندهای زیستی آن میتوانسته به عنوان منبع غذایی برای دیگر میکروبها، از جمله متانوژنها، عمل کند و به شکلگیری یک سامانه بومشناختی مبتنی بر بازیافت کمک نماید.
اگرچه LUCA قدیمیترین نیای مشترکی است که تاکنون شناسایی شده، اما دانشمندان هنوز به طور کامل نمیدانند که حیات چگونه از نخستین مراحل پیدایش خود به اجتماعات اولیهای تکامل یافته که LUCA بخشی از آنها بوده است. پژوهشهای آینده باید عمیقتر به این تاریخ بدوی نفوذ کنند تا مشخص شود که انسان، سایر جانداران و همه اشکال حیات امروزی دقیقاً چگونه پدید آمدهاند.