Poslední univerzální společný předek ( DACU ) je nejnovější organismus, z nichž všechny druhy v současné době žije na Zemi pochází. Termín v angličtině Last Universal Common Ancestor má zkratku LUCA .
LUCA by byla aktivní před 3,3 až 3,8 miliardami let. To by nemělo být zaměňováno s prvním živým organismem . Byl to poměrně složitý organismus, který již byl výsledkem dlouhého vývoje poznamenáného přirozeným výběrem.
Předpokladem tohoto konceptu LUCA je, že vše živé pochází z obyčejných předků , v době, kdy jedinou reprodukcí bylo buněčné dělení . To znamená existenci buňky ve vzdálené minulosti , například:
LUCA by neměla být zaměňována s prvním živým organismem , ani s posledním předkem všech forem života, které na Zemi žily (včetně těch, které již zanikly). Složitost RNA a proteinů, které obsahovala, naznačuje, že sama pocházela z evoluční linie a že pravděpodobně koexistovala s jinými formami života, které neopustily současné potomky.
Carl Woese navrhl v roce 1977 termín progenot k označení primitivního živého organismu, který se snaží získat kontrolu nad svým fenotypem prostřednictvím svého genomu a který by byl předkem všeho živého. LUCA by podle něj byl posledním progenotem před rozvětvením živých, jak ho známe.
Anglický termín cenancestor ( „ cenancestor “ ), vytvořený podle řeckých kainos ( „recent“ ) a koinos ( „common“ ), navrhli Fitch a Upper v roce 1987.
Název LUCA navrhli v roce 1994 Christos Ouzounis a Nikos Kyrpides. To bylo propagováno seminářem z roku 1996 pořádaným Patrickem Forterrem a Treillesovou nadací . Tyto CNRS puts předal možné kývnutí na Lucy , An Australopithecus objevil v roce 1974, které anglosaský zdroje neopakují.
Richard Dawkins používá termín concestor ( společný předek ), vytvořený Nicky Warrenem. Gustavo Caetano-Anollés tomu říká urancestor (absolutní předek).
V tomto přístupu podporovaném genealogií buněk nejsou viry zahrnuty mezi živé věci. Nastává problém jejich fylogeneze , ale společný původ virů nelze prokázat srovnáním jejich nukleotidových sekvencí a prozatím žádná klasifikace virů netvrdí, že jsou fylogenetická.
Na druhou stranu viry hrály významnou roli ve vývoji živých organismů prováděním genových přenosů. Je pravděpodobné, že archaea a bakterie získaly část své DNA z virů.
LUCA by byla rozdělena do dvou dceřiných buněk na počátku prvních dvou linií, které mají dodnes potomky.
Tři hlavní linie živých věcí jsou bakterie , archaea (obě složené z jednobuněčných organismů s bezbuněčnými buňkami, známé jako prokaryoty) a eukaryoty ( monobuněčné nebo mnohobuněčné organismy, ve kterých buňka (buňky) mají jádro, a které zejména rostliny, houby a zvířata). Tyto tři linie mají společné 3 molekuly RNA a 34 proteinů přítomných v ribozomu . Tato sada je příliš složitá na to, aby ji bylo možné získat nezávisle na sobě tak vzdálenými organismy, jako jsou bakterie , archea a eukaryota . Kromě těchto 34 univerzálních proteinů obsahují moderní ribozomy mnoho dalších proteinů, které jsou společné buď pro jednu ze tří domén živých věcí, nebo pro archea a eukaryota.
Problémem fylogeneze původu je určit, která byla první bifurkací, to znamená, která z linií eubakterií , archaeí nebo eukaryot byla oddělena jako první od předchůdce ostatních dvou (tedy být bratrskou skupinou všech ostatní). Současné studie považují bakterie a archea za první dvě větve stromu života , eukaryoty se mezi archaeou Asgård objevily endosymbiózou, jednou s α- proteobakteriem, které se staly mitochondrie a stále špatným procesem.
Menšinové studie dospěly k odlišným závěrům, když uvážily , že neomury ( kmeny včetně archea a eukaryot) pocházejí z bakterií (které by pak vytvořily parafyletickou skupinu ), ať už ve větvi Firmicutes , nebo že větev Chloroflexi by být bratrskou skupinou kladu shromažďujícího Archaea, Eukaryoty a zbytek bakterií, jak navrhl Thomas Cavalier-Smith . Podle jiných autorů by LUCA byla eukaryotická a podle evolučního zjednodušení by pak zrodila řadu bakterií a archea .
Existence LUCA není prokázána fosiliemi, ale je předpokládána analýzou genetických linií živých. Tyto znaky LUCA se odečtou od těch, které sdílí jeho potomků. Práce v evoluční biologii umožňuje stále přesněji popsat historii živých bytostí, a zejména to, jak se objevily charakteristiky, ať už jsou nebo nejsou sdíleny hlavními oblastmi živých věcí .
Podle Patricka Forterra je LUCA „poměrně složitá buňka“ , která je výsledkem dlouhého vývoje ze starých buněk, které mají metabolismus a jsou schopné reprodukce.
Měl membránu složenou z terpenoidů , jednodušší než membrány současných buněk. To bylo pravděpodobně není volný organismus, ale omezuje v mikro pórů alkalických hydrotermálních průduchů. Jeho metabolismus je založen na redoxních reakcích . Vodík ve vodě, snížený o Fe 2+, by mohl být použit k fixaci CO 2 . Neměla enzym, který by jí umožňoval živit se již existující organickou hmotou .
Na druhou stranu má mnoho enzymů zapojených do metabolismu nukleotidů a primordiální ribozom umožňující syntézu proteinů, ale stále nespolehlivým způsobem. Ona jistě „měl několik set geny“ a má RNA genom . Kromě tří velkých univerzálních RNA (16S, 23S a 5S) se jeho ribozom skládal z přibližně třiceti proteinů (ve srovnání s 60 až 80 u jeho moderních potomků). Předpokládá se, že DNA byla zavedena později a nezávisle do bakteriální linie a ta vedla k archaeám a eukaryotům , protože proteiny, které ji replikují, se v těchto dvou liniích liší. 33 ribozomálních proteinů charakteristických pro archea a eukaryota je nahrazeno 23 dalšími, které se v bakteriích velmi liší. Pravděpodobně byly přidány do ribozomu těchto organismů viry po divergenci dvou linií.
LUCA byla také komplexní z hlediska buněčné struktury. Předpokládá se, že má organely podobné acidokalcisomům pro ukládání energie . Tyto buněčné struktury měly akumulovat sloučeniny, jako jsou polyfosfáty, které uchovávaly energii ve svých fosfoanhydridových vazbách. Tyto energetické sloučeniny byly nezbytné pro thioestery a pyrofosfáty umožňující transport energie z okolního prostředí ve prospěch metabolismu tohoto progenotu.
Studie publikovaná v roce 2016 Williamem Martinem , analyzující 6,1 milionu genů kódujících proteiny odvozené ze sekvenování genomu mnoha prokaryot (1847 bakteriálních genomů a 134 genomů archea ), identifikovala mezi 286 514 klastry 355 shluků proteinů, které jsou pravděpodobně sdíleny s LUCA studoval. To umožňuje popsat LUCA jako autotrofní , anaerobní , termofilní organismus , závislý na vodíku a oxidu uhličitém s redukční cestou acetyl-koenzymu A a schopný fixovat dinitrogen . LUCA použila chemo-osmotickou vazbu na obou stranách buněčné membrány k produkci ATP pomocí enzymu typu ATP syntázy . Přítomnost DNA reverzní gyrázy enzymu v teoretické genomu Luca, enzymového specifické pro termofilních organismů , naznačuje, že Luca vytvořil v blízkosti hydrotermální průduchy , anaerobní prostředí, bohaté na H 2CO 2a železo. Tato studie také umožnila prokázat přítomnost genů kódujících S-adenosylmethionin , což naznačuje, že LUCA prováděla chemické modifikace nukleosidů jak ve své tRNA, tak ve své rRNA . William Martinova studie hypotézu, že Luca byla závislá na abiotických a spontánní syntéza z metanu z H 2a CO 2přítomný v hydrotermálních průduchech ve svém prostředí, a zdůrazňuje význam methylových skupin při vývoji metabolismu LUCA. Tato studie také naznačuje, že methanogenní organismy a acetogenní klostridie jsou současnými nejbližšími příbuznými LUCA.
Podle práce Manola Gouye není LUCA pravděpodobně hypertermofilní, protože její ribozomální RNA nevykazuje posílení v párech G - C typických pro tyto organismy. Bylo by to docela mezofilní (20 až 60 ° C). Některé bakterie a archea se vyvinuly později ve velmi horkém biotopu a staly se hypertermofilní (což vyžadovalo existenci DNA , která je při těchto teplotách stabilnější než RNA). Tento kontext mohl upřednostňovat „povrchní podobnosti, které pozorujeme mezi archaeami a bakteriemi, což můžeme nazvat prokaryotickým„ fenotypem “.
Počáteční koncept LUCA je založen na hypotézách, které ignorují jevy konjugace , endocytózy nebo genetického přenosu, které zahrnují dvě buňky. Například jádro eukaryotických buněk může mít odlišný původ od protoplazmy . Ve skutečnosti má jádro při pohlavním rozmnožování původ odlišný od protoplazmy, přičemž první pochází z poloviny od každého z rodičů, druhý často pochází výhradně z matky, zejména pokud jde o mitochondrie , a chloroplasty v případě Rostlina.
V poslední době se XXI th století , Luca je spíše vnímána jako populace protocells schopných masivně výměny genů, a která v koncové účtu po porodu k oběma prokaryotické doménách jsou archea a bakterie .
Před těmito separacemi dosáhla populace LUCA dostatečného genetického míchání, aby se mohla potenciálně rozšířit genetická složka definující koherentní metabolický systém po celé biosféře. Z tohoto pohledu představovala mikrobiální populace soubor kříženců, tedy jediný „druh“. Tato populace nebyla nutně homogenní, prevalence konkrétního metabolismu v závislosti na ekologických podmínkách. Zejména ochrana fotosyntetického systému poskytuje reprodukční výhodu pouze ve osvětlených prostředích.
Analýza proteinových domén a konfiguračních rodin a superrodin umožňuje sledovat vývoj různých buněk paralelně s vývojem virů. Analýza molekulárních hodin asociovaných s těmito proteiny naznačuje, že první separace spočívala v tom, že mezi viry a mikroby existuje -3,4 Ga , následuje separace mezi Archeaou a bakteriemi , která existuje -3,0 Ga Ve vztahu k historii Země „první separace odpovídá vynálezu fotosyntézy, druhá pravděpodobně odkazuje na původ nitrosázy.