Біологічний турнір 2013 / LUCA / Последний универсальный общий предок

Последний универсальный общий предок

[править]

Кладограмма, построенная на основе анализа рРНК. Показывает связь бактерий, архей и эукариот с последним всеобщим предком (обозначен чёрным стволом внизу дерева)

Последний всеобщий предок (также переводится как «Последний универсальный предок») (англ. last universal ancestor, LUA), иначе Последний универсальный общий предок (англ. last universal common ancestor, LUCA) — ближайший общий предок всех ныне живущих на Земле живых организмов. Жил предположительно 3,6—4,1 млрд лет назад[1][2].Содержание [убрать]

1 Характерные черты

2 Предположения

3 Заблуждения

4 См. также

5 Примечания

Характерные черты

Сформулированы на основе черт, свойственных всем независимо существующим организмам на Земле[3][4][5][6].

Генетическая информация основана на ДНК.

ДНК состоит из четырёх нуклеотидов (аденин, гуанин, тимин, цитозин).

Генетический код составляют состоящие из трёх нуклеотидов кодоны, образуя 64 различных триплета. Поскольку используется только 20 аминокислот, то разные кодоны кодируют одни и те же аминокислоты. Такое соответствие случайно и существует как среди эукариотов, так и прокариотов. Археи и митохондрии используют похожее кодирование с небольшими отличиями.

ДНК остаётся состоящей из двух нитей благодаря зависимости от шаблона ДНК-полимеразы.

Целостность ДНК обеспечивается группой обслуживающих ферментов, включая топоизомеразу, ДНК-лигазу и другие ферменты репарации ДНК. Помимо этого ДНК защищена связывающими её белками, таким как гистоны.

Генетическая информация отображается через промежуточные РНК, состоящие из одной нити.

РНК производится зависимой от ДНК РНК-полимеразой с использованием нуклеотидов, сходных с нуклеотидами ДНК, за исключением тимидина ДНК, вместо которого в РНК служит уридин.

Генетическая информация отображается в белки. Все другие свойства организма (такие как синтез липидов или углеводов) — результат работы белков-ферментов.

Белки собираются из свободных аминокислот, путём трансляции мРНК с помощью рибосом, тРНК и группы родственных белков.

Рибосомы составлены из двух субъединиц, большой и малой.

Каждая субъединица рибосомы включает ядро рибосомных рибонуклеиновых кислот и окружена рибосомными белками.

Молекулы РНК (рРНК и тРНК) играют важную роль в каталитическом действии рибосом.

Используется только 20 аминокислот, это лишь малая часть от бесчисленного множества нетипичных аминокислот. Используются только L-изомеры.

Аминокислоты должны синтезироваться из глюкозы группой особых ферментов. Направления синтеза являются произвольными и сохраняющимися.

Возможно использование глюкозы как источника энергии и углерода. Для этого используются D-изомеры.

Гликолиз идёт по пути произвольного расщепления.

АТФ используется как переносчик энергии.

Клетка окружена клеточной стенкой состоящей из двойного липидного слоя — грамотрицательного типа[7].

Внутри клетки концентрация натрия ниже, а калия — выше, чем снаружи. Отклонение поддерживается особенным ионным насосом.

Клетка размножается путём репродуцирования всего своего содержания, за чем следует деление клетки.

[править]

Предположения

В конце 1970-х годов Карл Вёзе предложил трехдоменную классификацию организмов. Полагая, что представители первой из выделенных им групп прокариот могут быть более древними, чем собственно бактерии, Вёзе назвал их архебактериями, или археями[8]. Это утверждение было подкреплено тем, что все известные археи обладали крайне высокой устойчивостью к экстремальным состояниям окружающей среды, таким как высокая солёность, температура и кислотность, и привело некоторых учёных к предположению, что последний всеобщей предок развивался в таких местах, как чёрные курильщики, где такие крайности господствуют поныне. Однако впоследствии он пришёл к выводу о том, что обе группы произошли от общего предка и предложил термин «прогенот» для обозначения примитивной предковой формы. Кроме того, были открыты археи, существующие в менее враждебных средах, на основе чего был сделан вывод, что последний всеобщий предок предпочитал температуры, не превосходящие 50 °C[9]. Теперь многие систематики полагают, что они более тесно связаны с эукариотами и бактериями, хотя это остаётся спорным вопросом.

[10].

[править]

Заблуждения

Вопреки заблуждениям, последний универсальный предок не является:

• первым когда-либо существовавшим организмом (его появлению предшествовала долгая эволюция);

• самым примитивным из возможных организмов.

• единственным существом, жившим в то время на Земле.

Вместе с последним всеобщим предком жило множество похожих на него существ, но в силу статистических обстоятельств — отчасти случайных, отчасти закономерных — именно он оказался ближайшим общим предком всех современных существ. В этом формальном отношении этот предок схож с «митохондриальной Евой», которая не была ни первой, ни единственной, ни самой примитивной, ни самой «приспособленной» из своих сородичей — ранних африканских Homo sapiens[11].

[править]

06 октября 2011 года, 14:39 | Текст: Кирилл Стасевич | Послушать эту новость

Бактерии могли получить от универсального общего предка набор прогрессивных признаков, которые спустя время оказались утрачены за ненадобностью.

«Древо жизни» от бактерий до позвоночных; в центре спирали — последний универсальный общий предок. (Рисунок Nemo Ramjet.)

В биологии есть представление о последнем универсальном общем предке, который дал начало трём доменам жизни: эукариотам, прокариотам и археям. Этот таинственный предок не был единственным живым организмом на Земле, самым первым и самым примитивным; просто с него началось разнообразие живого.

Исследователям из Университета Иллинойса (США) удалось обнаружить у бактерий внутриклеточную структуру, которую можно поставить в один ряд с органеллами клеток эукариот. Одно из главных положений микробиологии гласит: органелл — крупных специализированных надмолекулярных структур — у бактерий нет. Но в 2003 году было установлено, что внутри некоторых бактериальных клеток есть зоны повышенной концентрации полифосфатов, таких как энергетическая молекула АТФ. Эти зоны по физическим, химическим и функциональным характеристикам были похожи на аналогичные структуры в клетках эукариот и могут считаться простейшими клеточными органеллами.

После того как бактерии стараниями учёных всё-таки получили органеллы, оказалось, что и в бактериальных, и в эукариотических структурах работает один фермент — протонная пирофосфатаза. Впоследствии и полифосфатные «склады», и этот фермент были обнаружены у архей. Универсальность этой простой органеллы навела исследователей на мысль, что она принадлежала ещё самому последнему общему предку. Чтобы подтвердить свою догадку, учёные построили генеалогическое дерево протонной пирофосфатазы. В итоге в большей или меньшей степени близкие друг другу гены пирофосфатазы были найдены у 31 вида эукариот, 231 вида бактерий и 17 видов архебактерий. Самое простое объяснение полученным результатам — то, что этот фермент действительно перешёл по наследству от единого предка, у которого были и этот фермент, и органелла.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Biology Direct.

Одно из возражений такой гипотезе основывается на способности бактерий и архей поглощать гены и целые органеллы извне и встраивать их в свой организм. То есть и органеллу, и ген бактерии и археи могли получить не по наследству от предка, а от проходящей мимо эукариотической клетки. Но в этом случае, как замечают авторы статьи, генеалогическое древо пирофосфатазы было бы просто невозможно построить. Кроме того, схема передачи гена пирофосфатазы между видами похожа на аналогичные схемы для других генов, эволюционные пути которых хорошо известны.

Исследователи отмечают, что общему предку вовсе не обязательно было выглядеть проще своих потомков — например, тех же бактерий. Бактерии могли упроститься и утратить органеллы под влиянием среды обитания: населяя экстремальные экологические ниши, бактериям жизненно необходимо поддерживать высокую скорость размножения, и слишком большая сложность клетки была бы этому лишь помехой.

Подготовлено по материалам Университета Иллинойса.

«Древо жизни» от бактерий до позвоночных; в центре спирали — последний универсальный общий предок. (Рисунок Nemo Ramjet.)

Генетики изучили последнего общего предка

08:30 23.12.2008

Гипотезы

В 1859 Чарльз Дарвин издал Происхождение видов, в котором он дважды заявил гипотезу, что был только один прародитель для всех форм жизни. В суммировании в конце он говорит, "Поэтому я должен вывести из аналогии, что, вероятно, все органические существа, которые когда-либо жили на эту землю, спустились от кого-то по исконной форме, в которую сначала вдохнули жизнь." (p 484). Самое последнее предложение - повторное заявление гипотезы: "Есть великолепие в этом представлении о жизни, с ее несколькими полномочиями, первоначально вдохнутыми в несколько форм или в одну." (p 490)

.

Местоположение корня

Обычно принятое местоположение корня дерева жизни - между монофилетической областью Бактерии и clade, сформированным Archaea и Eukaryota того, что упоминается как "традиционное дерево жизни", основанной на нескольких молекулярных исследованиях, начинающихся с К. Уоезе. Очень малочисленное меньшинство исследований завершило по-другому, а именно, что корень находится у Бактерий Области, или в филюме Firmicutes или что филюм Chloroflexi основной к clade с Archaea+Eukaryotes и остальной частью Бактерий как предложено Томасом роялистским Смитом.

См. Также

Первая форма жизни не бактерии!

Чтобы понять почему их так много, нужно вернуться к временах зарождения жизни на Земле.

На сегодняшний день наиболее приближенным местом к доисторическим временам является Йелоустоунский парк в штате Монтана.

Именно вирусы определяли чему суждено жить, а чему суждено погибнуть.

ей текст може містити помилки.

Останній універсальний загальний предок

План:

Введення

1 Характерні риси

2 Припущення

3 Омани

Введення

Кладограмма, побудована на основі аналізу рРНК. Показує зв'язок бактерій, архей і еукаріот з останнім загальним предком (позначений чорним стовбуром внизу дерева)

Останній загальний предок (також перекладається як "Останній універсальний предок") ( англ. last universal ancestor , LUA), інакше Останній універсальний загальний предок ( англ. last universal common ancestor , LUCA) - найближчий загальний предок всіх нині живих на Землі живих організмів. Жив імовірно 3,6-4,1 млрд років тому [1] [2].

1. Характерні риси

Сформульовано на основі рис, властивих усім незалежно існуючим організмам на Землі [3] [4] [5] [6].

Генетична інформація заснована на ДНК.

ДНК складається з чотирьох нуклеотидів ( аденін, гуанін, тимін, цитозин).

Генетичний код становлять складаються з трьох нуклеотидів кодони, утворюючи 64 різних триплета. Оскільки використовується тільки 20 амінокислот, то різні кодони кодують одні й ті ж амінокислоти. Така відповідність випадково і існує як серед еукаріотів, так і прокаріотів. Археї і мітохондрії використовують схоже кодування з невеликими відмінностями.

ДНК залишається складається з двох ниток завдяки залежності від шаблону ДНК-полімерази.

Цілісність ДНК забезпечується групою обслуговуючих ферментів, включаючи топоізомеразу, ДНК-лігази і інші ферменти репарації ДНК. Крім цього ДНК захищена зв'язують її білками, таким як гістони.

Генетична інформація відображається через проміжні РНК, що складаються з однієї нитки.

РНК проводиться залежною від ДНК РНК-полімеразою з використанням нуклеотидів, схожих з нуклеотидами ДНК, за винятком тимідину ДНК, замість якого в РНК служить уридин.

Генетична інформація відображається в білки. Всі інші властивості організму (такі як синтез ліпідів або вуглеводів) - результат роботи білків- ферментів.

Білки збираються з вільних амінокислот, шляхом трансляції мРНК за допомогою рибосом, тРНК та групи споріднених білків.

Рибосоми складені з двох субодиниць, великої і малої.

Кожна субодиниця рибосоми включає ядро рибосомних рибонуклеїнових кислот і оточена рибосомного білка.

Молекули РНК ( рРНК і тРНК) відіграють важливу роль в каталітичному дії рибосом.

Використовується тільки 20 амінокислот, це лише мала частина від незліченної безлічі нетипових амінокислот. Використовуються тільки L- ізомери.

Амінокислоти повинні синтезуватися з глюкози групою особливих ферментів. Напрямки синтезу є довільними і зберігаються.

Можливе використання глюкози як джерела енергії та вуглецю. Для цього використовуються D-ізомери.

Гліколіз йде шляхом довільного розщеплення.

АТФ використовується як переносник енергії.

Клітина оточена клітинною стінкою складається з подвійного ліпідного шару - грамнегативною типу [7].

Всередині клітини концентрація натрію нижче, а калію - вище, ніж зовні. Відхилення підтримується особливим іонним насосом.

Клітка розмножується шляхом репродукування всього свого змісту, за що слід поділ клітин.

2. Припущення

з еукаріотами і бактеріями, хоча це залишається спірним питанням.

Можливо, що всі сучасники останнього загального предка вимерли і до сьогоднішнього дня дійшло тільки його генетичний спадок. Або, як було запропоновано Карлом Воуз, можливо, ніякої з окремих організмів не може розглядатися в якості останнього загального предка, але генетична спадщина всіх сучасних організмів відбулося за допомогою горизонтального переносу генів серед стародавнього співтовариства організмів [10].

3. Омани

Всупереч помилкам, останній універсальний предок не є:

перший коли-небудь існували організмом (його появі передувала довга еволюція);

найпримітивнішим з можливих організмів.

єдиним істотою, що жили в той час на Землі.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

.

.

Ученые-генетики из Канады заявили, что нашими предками были не Адам и Ева, а LUCA - Last Universal Common Ancestor, то есть последний универсальный общий предок.

.

Ученый предлагает считать, что LUCA обитал только в областях с прохладным микроклиматом. А когда уязвимые молекулы РНК потомков LUCA сменились более термостойкими ДНК, они смогли распространиться по планете, и развились во множество разнообразных организмов, которым не страшна жара.