En ny, häpnadsväckande studie visar att livet på jorden uppstod mycket tidigare än man tidigare trott. Genom att studera genomerna hos nu levande organismer har forskare fastställt att den sista universella gemensamma förfadern (LUCA) – den första organismen som gav upphov till allt liv på jorden – uppstod så tidigt som för 4,2 miljarder år sedan.
För att sätta detta i perspektiv, jorden är cirka 4,5 miljarder år gammal. Det innebär att livet uppstod när planeten fortfarande var i sin barndom.
”Vi förväntade oss inte att LUCA skulle vara så gammal, bara några hundra miljoner år efter jordens bildning,” säger evolutionärbiologen Sandra Álvarez-Carretero vid University of Bristol i Storbritannien. ”Men våra resultat stämmer överens med moderna synsätt på den tidiga jordens beboelighet.”
Vid denna tidpunkt var jorden en mycket annorlunda plats, med en atmosfär som skulle vara extremt giftig för oss idag. Syre, i de mängder som nuvarande liv behöver, uppstod först relativt sent i planetens historia, cirka 3 miljarder år sedan.
Men livet uppstod innan dess; vi har fossiler av mikrober från 3,48 miljarder år sedan. Forskare tror att förhållandena på jorden kan ha varit stabila nog för att stödja liv redan för 4,3 miljarder år sedan.
Bevis för detta tidiga liv är dock nästan omöjliga att hitta på grund av jordens erosions-, geologiska och organiska processer. Därför riktade forskarteamet, lett av fylogenetiker Edmund Moody från University of Bristol, sin forskning mot genomer från levande organismer och fossil.
Genom att använda något som kallas en molekylär klocka kunde de uppskatta mutationshastigheten och därmed räkna ut hur mycket tid som passerat sedan organismerna skilde sig från gemensamma förfäder.
Alla organismer, från den enklaste mikroben till den mäktigaste svampen, har vissa gemensamma drag. Det finns en universell genetisk kod, och sättet vi producerar proteiner på är detsamma. Det finns också en nästan universell uppsättning av 20 aminosyror som alla är orienterade på samma sätt. Alla levande organismer använder också adenosintrifosfat (ATP) som energikälla i sina celler.
Moody och hans kollegor kunde, baserat på dessa likheter och skillnader, räkna ut hur länge det har gått sedan LUCAs efterföljare började divergera. Genom att använda komplex evolutionär modellering lärde de sig mer om LUCA självt – vad det var och hur det överlevde på en jord som var mycket ogästvänlig för dess efterkommande.
LUCA liknade troligen en prokaryot, en encellig organism utan cellkärna. Det var inte beroende av syre eftersom det skulle ha funnits väldigt lite syre tillgängligt. Dess metaboliska processer producerade troligen acetat som avfallsprodukt.
Intressant nog verkar det som om LUCA inte var ensam. ”Vår studie visade att LUCA var en komplex organism, inte alltför olik moderna prokaryoter,” säger fylogenomikern Davide Pisani vid University of Bristol. ”Men det mest fascinerande är att LUCA tydligt hade ett tidigt immunsystem, vilket visar att vår förfader redan för 4,2 miljarder år sedan deltog i en kapprustning med virus.”
Eftersom dess metaboliska processer producerade avfallsprodukter som kunde användas av andra livsformer, kan dessa ha uppstått strax efter LUCA. Detta antyder att det tar relativt lite tid för ett fullt ekosystem att utvecklas i en planets evolutionära historia – en upptäckt som har långtgående implikationer bortom vår egen planet.
”Vårt arbete sammanför data och metoder från flera discipliner och avslöjar insikter om den tidiga jorden och livet som inte skulle ha varit möjliga att uppnå med bara en disciplin,” förklarar paleobiologen Philip Donoghue vid University of Bristol. ”Det visar också hur snabbt ett ekosystem etablerades på den tidiga jorden. Detta antyder att liv kan frodas på jordliknande biosfärer någon annanstans i universum.”
Mer information:
Moody, E.R.R., Álvarez-Carretero, S., Mahendrarajah, T.A. et al. The nature of the last universal common ancestor and its impact on the early Earth system. Nat Ecol Evol (2024).
https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1