Αναζητώντας το LUCA, τον τελευταίο καθολικό κοινό πρόγονο

Μια υδροθερμική οπή στον βορειοανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό, παρόμοια με το είδος του περιβάλλοντος στο οποίο φαίνεται να ζούσε το LUCA. Από: NOAA.

«Ούτε ένα από τα κελιά που σας συνθέτουν δεν ξέρει ποιος είστε, ούτε νοιάζεται»,Daniel Dennett.

Πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια ζούσε ένα μικρόβιο που ονομαζόταν LUCA: ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος. Υπάρχουν ενδείξεις ότι θα μπορούσε να ζούσε έναν κάπως «εξωγήινο» τρόπο ζωής, κρυμμένο βαθιά κάτω από τη γη σε υδροθερμικούς αεραγωγούς πλούσιους σε θείο. Αναερόβιο και αυτότροφο, δεν ανέπνεε αέρα και έφτιαχνε τη δική του τροφή από το σκοτεινό, πλούσιο σε μέταλλα περιβάλλον γύρω του. Ο μεταβολισμός του εξαρτιόταν από το υδρογόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και το άζωτο, μετατρέποντάς τα σε οργανικές ενώσεις όπως η αμμωνία. Το πιο αξιοσημείωτο από όλα, αυτό το μικρό μικρόβιο ήταν η αρχή μιας μακράς γενεαλογίας που περικλείει όλη τη ζωή στη Γη.

Αν εντοπίσουμε το δέντρο της ζωής αρκετά πίσω στο χρόνο, θα ανακαλύψουμε ότι όλοι σχετιζόμαστε με το LUCA. Αν η πολεμική κραυγή για την εξερεύνηση του Άρη είναι «ακολουθήστε το νερό», τότε στην αναζήτηση του LUCA είναι «ακολουθήστε τα γονίδια ». Η μελέτη του γενετικού δέντρου της ζωής , που αποκαλύπτει τις γενετικές σχέσεις και την εξελικτική ιστορία των οργανισμών, ονομάζεται φυλογενετική. Τα τελευταία 20 χρόνια η τεχνολογική μας ικανότητα για πλήρη αλληλουχία γονιδιωμάτων και δημιουργία τεράστιων γενετικών βιβλιοθηκών επέτρεψε στη φυλογενετική να ενηλικιωθεί πραγματικά και μας δίδαξε μερικά βαθιά μαθήματα για την πρώιμη ιστορία της ζωής.

Για πολύ καιρό πιστευόταν ότι το δέντρο της ζωής σχημάτιζε τρία κύρια κλαδιά, ή περιοχές, με το LUCA στη βάση – ευκάρια, βακτήρια και αρχαία. Οι δύο τελευταίοι - οι προκαρυώτες - μοιράζονται ομοιότητες ως προς το ότι είναι μονοκύτταροι και στερούνται πυρήνα και διαφοροποιούνται μεταξύ τους από ανεπαίσθητες χημικές και μεταβολικές διαφορές. Τα  ευκάρυα, από την άλλη πλευρά, είναι οι πολύπλοκες, πολυκύτταρες μορφές ζωής που αποτελούνται από κύτταρα εγκλεισμένα σε μεμβράνη, το καθένα από τα οποία ενσωματώνει έναν πυρήνα που περιέχει τον γενετικό κώδικα καθώς και τα «οργανίδια» των μιτοχονδρίων που τροφοδοτούν τον μεταβολισμό του κυττάρου. Η ευκαρία θεωρείται τόσο ριζικά διαφορετική από τους άλλους δύο κλάδους που κατέχει αναγκαστικά τη δική της επικράτεια.

Ωστόσο, έχει προκύψει μια νέα εικόνα που τοποθετεί τα ευκάρια ως παρακλάδι βακτηρίων και αρχαίων. Αυτό το «δέντρο δύο τομέων» υποτέθηκε για πρώτη φορά από τον εξελικτικό βιολόγο Jim Lake στο UCLA το 1984, αλλά εδραιώθηκε μόλις την τελευταία δεκαετία, ιδίως λόγω της εργασίας του εξελικτικού μοριακού βιολόγου Martin Embley και του εργαστηρίου του στο Πανεπιστήμιο του Newcastle , Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και ο εξελικτικός βιολόγος William Martin στο Πανεπιστήμιο Heinrich Heine στο Ντίσελντορφ της Γερμανίας.

Ο Bill Martin και έξι από τους συναδέλφους του στο Ντίσελντορφ (Madeline Weiss, Filipa Sousa, Natalia Mrnjavac, Sinje Neukirchen, Mayo Roettger και Shijulal Nelson-Sathi) δημοσίευσαν μια εργασία το 2016 στο περιοδικό Nature Microbiology περιγράφοντας αυτή τη νέα προοπτική για το LUCA και το two-domain με τη φυλογενετική.

Αρχαία γονίδια

Προηγούμενες μελέτες του LUCA αναζήτησαν κοινά, καθολικά γονίδια που βρίσκονται σε όλα τα γονιδιώματα, με βάση την υπόθεση ότι εάν όλη η ζωή έχει αυτά τα γονίδια, τότε αυτά τα γονίδια πρέπει να προέρχονται από το LUCA. Αυτή η προσέγγιση έχει εντοπίσει περίπου 30 γονίδια που ανήκαν στο LUCA, αλλά δεν είναι αρκετά για να μας πουν πώς ή πού ζούσε. Μια άλλη τακτική περιλαμβάνει την αναζήτηση γονιδίων που υπάρχουν σε τουλάχιστον ένα μέλος καθενός από τους δύο προκαρυωτικούς τομείς, τα αρχαία και τα βακτήρια. Αυτή η μέθοδος έχει εντοπίσει 11.000 κοινά γονίδια που θα μπορούσαν δυνητικά να ανήκουν στο LUCA, αλλά φαίνεται τραβηγμένο ότι το έκαναν όλοι: με τόσα πολλά γονίδια το LUCA θα μπορούσε να κάνει περισσότερα από κάθε σύγχρονο κύτταρο.

Ο Μπιλ Μάρτιν και η ομάδα του συνειδητοποίησαν ότι ένα φαινόμενο γνωστό ως πλευρική μεταφορά γονιδίων (LGT) λάσπωσε τα νερά καθώς ήταν υπεύθυνο για την παρουσία των περισσότερων από αυτά τα 11.000 γονίδια. Το LGT περιλαμβάνει τη μεταφορά γονιδίων μεταξύ των ειδών και ακόμη και μεταξύ των τομέων μέσω μιας ποικιλίας διαδικασιών, όπως η εξάπλωση ιών ή ο ομόλογος ανασυνδυασμός που μπορεί να λάβει χώρα όταν ένα κύτταρο τίθεται υπό κάποιου είδους στρες.

Ένα αναπτυσσόμενο βακτήριο ή αρχαία μπορεί να προσλάβει γονίδια από το περιβάλλον γύρω τους «ανασυνδυάζοντας» νέα γονίδια στον κλώνο του DNA τους. Συχνά αυτό το πρόσφατα υιοθετημένο DNA σχετίζεται στενά με το DNA που υπάρχει ήδη, αλλά μερικές φορές το νέο DNA μπορεί να προέρχεται από μια πιο μακρινή σχέση. Κατά τη διάρκεια 4 δισεκατομμυρίων ετών, τα γονίδια μπορούν να κινηθούν αρκετά, αντικαθιστώντας μεγάλο μέρος του αρχικού γενετικού σήματος του LUCA. Τα γονίδια που βρέθηκαν τόσο στα αρχαία όσο και στα βακτήρια θα μπορούσαν να είχαν μοιραστεί μέσω του LGT και ως εκ τούτου δεν θα προέρχονταν απαραίτητα από το LUCA.

Το πεδίο των υδροθερμικών αναβλύσεων γνωστό ως Κάστρο του Λόκι, στον Βόρειο Ατλαντικό Ωκεανό, όπου οι επιστήμονες βρήκαν αρχαία που πιστεύεται ότι σχετίζονται με τα αρχαία που δημιούργησαν ευκαρυώτες μέσω της ενδοσυμβίωσης με βακτήρια. Από: RB Pedersen/Centre for Geobiology.

Γνωρίζοντας αυτό, η ομάδα του Martin έψαξε για «αρχαία» γονίδια που έχουν εξαιρετικά μακριές γενεαλογίες, αλλά δεν φαίνεται να έχουν κοινοποιηθεί από τους LGT, με την υπόθεση ότι αυτά τα αρχαία γονίδια θα έπρεπε επομένως να προέρχονται από το LUCA. Έθεσαν προϋποθέσεις για να θεωρηθεί ότι ένα γονίδιο προέρχεται από το LUCA. Για να γίνει η τομή, το αρχαίο γονίδιο δεν θα μπορούσε να έχει μετακινηθεί από το LGT και έπρεπε να υπάρχει σε τουλάχιστον δύο ομάδες αρχαίων και δύο ομάδες βακτηρίων.

«Ενώ εξετάζαμε τα δεδομένα, είχαμε ταραχές γιατί όλα έδειχναν προς μια πολύ συγκεκριμένη κατεύθυνση», λέει ο Martin.

Μόλις ολοκλήρωσαν την ανάλυσή τους, η ομάδα του Bill Martin έμεινε με μόλις 355 γονίδια από τα αρχικά 11.000, και υποστηρίζουν ότι αυτά τα 355 ανήκαν σίγουρα στο LUCA και μπορούν να μας πουν κάτι για το πώς έζησε ο LUCA.

Ένας τόσο μικρός αριθμός γονιδίων, φυσικά, δεν θα υποστήριζε τη ζωή όπως την ξέρουμε, και οι επικριτές αγκάλιασαν αμέσως αυτή τη φαινομενική έλλειψη γονιδίων, επισημαίνοντας ότι για παράδειγμα λείπουν βασικά συστατικά ικανά για βιοσύνθεση νουκλεοτιδίων και αμινοξέων. «Δεν είχαμε καν πλήρες ριβόσωμα», παραδέχεται ο Μάρτιν.

Ωστόσο, η μεθοδολογία τους απαιτούσε να παραλείψουν όλα τα γονίδια που έχουν υποστεί LGT, επομένως εάν μια ριβοσωματική πρωτεΐνη είχε υποστεί LGT, δεν θα περιλαμβανόταν στη λίστα των γονιδίων του LUCA. Υπέθεσαν επίσης ότι το LUCA θα μπορούσε να έχει αποκτήσει χρησιμοποιώντας μόρια στο περιβάλλον για να καλύψει τις λειτουργίες γονιδίων που λείπουν, για παράδειγμα μόρια που μπορούν να συνθέσουν αμινοξέα. Εξάλλου, λέει ο Martin, η βιοχημεία σε αυτό το πρώιμο στάδιο της εξέλιξης της ζωής ήταν ακόμα πρωτόγονη και όλες οι θεωρίες για την προέλευση της ζωής και τα πρώτα κύτταρα ενσωματώνουν χημική σύνθεση από το περιβάλλον τους.

Αυτό που μας λένε αυτά τα 355 γονίδια είναι ότι ο LUCA ζούσε σε υδροθερμικές οπές. Η ανάλυση της ομάδας του Ντίσελντορφ δείχνει ότι το LUCA χρησιμοποίησε μοριακό υδρογόνο ως πηγή ενέργειας. Η σερπεντινοποίηση εντός των υδροθερμικών αεραγωγών μπορεί να παράγει άφθονες ποσότητες μοριακού υδρογόνου. Επιπλέον, το LUCA περιείχε ένα γονίδιο για την παραγωγή ενός ενζύμου που ονομάζεται «αντίστροφη γυράση», το οποίο βρίσκεται σήμερα σε ακραίοφιλα που υπάρχουν σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, συμπεριλαμβανομένων των υδροθερμικών αεραγωγών.

Δέντρο δύο τομέων

Ο Μάρτιν Έμπλεϊ, ο οποίος ειδικεύεται στη μελέτη της ευκαρυωτικής εξέλιξης, λέει ότι η υλοποίηση του δέντρου δύο τομέων την τελευταία δεκαετία, συμπεριλαμβανομένου του έργου του William Martin για την προώθηση της θεωρίας, ήταν μια «ανακάλυψη» και έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στο πώς βλέπουμε την εξέλιξη της πρώιμης ζωής. «Το δέντρο της ζωής δύο τομέων, όπου η βασική διαίρεση είναι μεταξύ των αρχαίων και των βακτηρίων, είναι τώρα η καλύτερα υποστηριζόμενη υπόθεση», λέει.

Είναι ευρέως αποδεκτό ότι τα πρώτα αρχαία και βακτήρια ήταν πιθανότατα κλωστρίδια (αναερόβια δυσανεκτικά στο οξυγόνο) και μεθανογόνα, επειδή οι σημερινές σύγχρονες εκδόσεις μοιράζονται πολλές από τις ίδιες ιδιότητες με το LUCA. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν μια παρόμοια φυσιολογία του πυρήνα και μια εξάρτηση από το υδρογόνο, το διοξείδιο του άνθρακα, το άζωτο και τα μέταλλα μετάπτωσης (τα μέταλλα παρέχουν κατάλυση υβριδίζοντας τα μη γεμάτα κελύφη ηλεκτρονίων τους με άνθρακα και άζωτο). Ωστόσο, ένα σημαντικό ερώτημα παραμένει: Πώς ήταν οι πρώτοι ευκαρυώτες και πού χωρούν στο δέντρο της ζωής;

Μια σχηματική εικόνα του δέντρου δύο τομέων, με τους ευκαρυώτες που εξελίσσονται από την ενδοσυμβίωση μεταξύ των μελών των δύο αρχικών κορμών του δέντρου, των αρχαίων και των βακτηρίων. Από: Weiss et al/Nature Microbiology

Η φυλογενετική προτείνει ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν μέσω της διαδικασίας της ενδοσυμβίωσης, όπου ένας αρχαιογενής ξενιστής συγχωνεύτηκε με ένα συμβιωτικό, στην περίπτωση αυτή ένα βακτήριο που ανήκει στην ομάδα των αλφαπρωτεοβακτηρίων. Στη συγκεκριμένη συμβίωση που γέννησε την ανάπτυξη του ευκάριου, τα βακτήρια κατά κάποιον τρόπο ευδοκιμούν εντός του αρχαίου ξενιστή τους αντί να καταστραφούν. Ως εκ τούτου, τα βακτήρια έφτασαν όχι μόνο να υπάρχουν εντός των αρχαίων αλλά ενδυνάμωσαν τους ξενιστές τους να μεγαλώσουν και να περιέχουν όλο και μεγαλύτερες ποσότητες DNA. Μετά από αιώνες εξέλιξης, τα συμβιωτικά βακτήρια εξελίχθηκαν σε αυτό που γνωρίζουμε σήμερα ως μιτοχόνδρια, τα οποία είναι μικρά οργανίδια που μοιάζουν με μπαταρίες και παρέχουν ενέργεια για τα πολύ πιο πολύπλοκα ευκαρυωτικά κύτταρα. Κατά συνέπεια, οι ευκαρυώτες δεν είναι ένας από τους κύριους κλάδους του δέντρου της ζωής, αλλά απλώς μια μεγάλη παραφυάδα.

Μια εργασία που εμφανίστηκε  στο Nature , γραμμένη από μια ομάδα με επικεφαλής τον Thijs Ettema στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα στη Σουηδία, έχει ρίξει περισσότερο φως στην εξέλιξη των ευκαρυωτών. Σε υδροθερμικές οπές που βρίσκονται στον Βόρειο Ατλαντικό Ωκεανό –με κέντρο ανάμεσα στη Γροιλανδία, την Ισλανδία και τη Νορβηγία, γνωστά συλλογικά ως Κάστρο του Λόκι– βρήκαν ένα νέο γένος αρχαίων που ταιριαστά ονόμασαν υπερ-φυλή «Asgard» από το βασίλειο των Σκανδιναβικών θεών. Τα επιμέρους μικροβιακά είδη εντός της υπερ-φυλής ονομάστηκαν τότε από τους σκανδιναβικούς θεούς: Lokiarchaeota, Thorarchaeota, Odinarchaeota και Heimdallarchaeota. Αυτό το υπερσύγχρονο αντιπροσωπεύει τους πλησιέστερους εν ζωή συγγενείς των ευκαρυωτών, και η υπόθεση του Ettema είναι ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν από μία από αυτές τις αρχαίες, ή έναν αδερφό που δεν έχει ανακαλυφθεί επί του παρόντος, πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια.

Κλείνοντας στο Λούκα

Εάν είναι δυνατόν να χρονολογήσουμε την έλευση των ευκαρυωτών και ακόμη και να εντοπίσουμε τα είδη των αρχαίων και των βακτηρίων από τα οποία εξελίχθηκαν, μπορεί η φυλογενετική να χρονολογήσει επίσης την αρχή του LUCA και τη διάσπασή του στους δύο τομείς;

Πρέπει να σημειωθεί ότι το LUCA δεν είναι η αρχή της ζωής. Οι αρχαιότερες ενδείξεις ζωής χρονολογούνται πριν από 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια με τη μορφή στρωματολιτών, οι οποίοι είναι στρώματα ιζήματος που σχηματίζονται από μικρόβια. Προφανώς, η ζωή μπορεί να υπήρχε και πριν από αυτό. Ωστόσο, η άφιξη του LUCA και η εξέλιξή του σε αρχαία και βακτήρια θα μπορούσαν να έχουν συμβεί σε οποιοδήποτε σημείο μεταξύ 2 και 4 δισεκατομμυρίων ετών πριν.

Η φυλογενετική βοηθά να περιοριστεί αυτό, αλλά ο Martin Embley δεν είναι σίγουρος ότι τα αναλυτικά μας εργαλεία είναι ακόμη ικανά για ένα τέτοιο κατόρθωμα. «Το πρόβλημα με τη φυλογενετική είναι ότι τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται συνήθως για να κάνουμε φυλογενετική ανάλυση δεν είναι πραγματικά αρκετά εξελιγμένα για να αντιμετωπίσουν την πολυπλοκότητα της μοριακής εξέλιξης σε τόσο τεράστιες περιόδους εξελικτικού χρόνου», λέει.

Ο Έμπλεϊ πιστεύει ότι αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η υπόθεση του δέντρου τριών τομέων διήρκεσε τόσο πολύ – απλώς δεν είχαμε τα απαραίτητα εργαλεία για να τη διαψεύσουμε. Ωστόσο, η υλοποίηση του δέντρου δύο τομέων υποδηλώνει ότι τώρα αναπτύσσονται καλύτερες τεχνικές για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.

Αυτές οι τεχνικές περιλαμβάνουν την εξέταση των τρόπων με τους οποίους η βιοχημεία, όπως εκτελείται σε πειράματα προέλευσης της ζωής στο εργαστήριο, μπορεί να συμπέσει με τις πραγματικότητες του τι πραγματικά συμβαίνει στη βιολογία.

Αυτό ανησυχε τον Nick Lane, έναν εξελικτικό βιοχημικό στο University College of London, UK. «Αυτό που νομίζω ότι λείπει από την εξίσωση είναι μια βιολογική άποψη», λέει. «Φαίνεται ασήμαντο εύκολο να γίνουν οργανικές [ενώσεις], αλλά πολύ πιο δύσκολο να τις κάνεις να αυτοοργανωθούν αυθόρμητα, επομένως υπάρχουν ζητήματα δομής που σε μεγάλο βαθμό λείπουν από την οπτική γωνία του χημικού».

Το φεγγάρι του Δία, Ευρώπη, έχει υπόγειο ωκεανό, βραχώδη βυθό και γεωθερμική θερμότητα που παράγεται από τις παλίρροιες της βαρύτητας του Δία. Νερό, βράχο και θερμότητα ήταν όλα όσα απαιτούσε το LUCA, οπότε θα μπορούσε να υπάρχει παρόμοια ζωή και στην Ευρώπη; Από: NASA/JPL–Caltech/SETI Institute.

Για παράδειγμα, ο Lane υπογραμμίζει πώς τα εργαστηριακά πειράματα κατασκευάζουν τα δομικά στοιχεία της ζωής από χημικές ουσίες όπως το κυάνιο ή πώς το υπεριώδες φως χρησιμοποιείται ως ad hoc πηγή ενέργειας, αλλά καμία γνωστή ζωή δεν χρησιμοποιεί αυτά τα πράγματα. Αν και ο Lane το βλέπει αυτό ως μια αποσύνδεση μεταξύ της εργαστηριακής βιοχημείας και της πραγματικότητας της βιολογίας, επισημαίνει ότι το έργο του William (Bill) Martin βοηθά να καλυφθεί το κενό αντιστοιχώντας στη βιολογία του πραγματικού κόσμου και στις συνθήκες που βρίσκονται σε πραγματικές υδροθερμικές οπές. «Γι' αυτό η ανακατασκευή του LUCA από τον Bill είναι τόσο συναρπαστική, γιατί παράγει αυτήν την όμορφη, ανεξάρτητη σύνδεση με τη βιολογία του πραγματικού κόσμου», λέει ο Lane.

Η βιοχημεία προκύπτει εν μέρει από τη γεωλογία και τα υλικά που είναι διαθέσιμα μέσα σε αυτήν για τη δημιουργία ζωής, λέει ο Martin Embley. Θεωρεί τη φυλογενετική ως το σωστό εργαλείο για να βρει την απάντηση, αναφέροντας το μονοπάτι στερέωσης άνθρακα Wood-Ljungdahl ως απόδειξη γι' αυτό.

Η στερέωση άνθρακα περιλαμβάνει τη λήψη μη οργανικού άνθρακα και τη μετατροπή του σε οργανικές ενώσεις άνθρακα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τη ζωή. Υπάρχουν έξι γνωστά μονοπάτια στερέωσης άνθρακα και η εργασία που διεξήχθη εδώ και πολλές δεκαετίες από τον μικροβιολόγο Georg Fuchs στο Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ έδειξε ότι η οδός Wood–Ljungdahl είναι η αρχαιότερη από όλες τις οδούς και, ως εκ τούτου, αυτή που είναι πιο πιθανό να χρησιμοποιείται από το LUCA. Πράγματι, αυτό επιβεβαιώνεται από τα ευρήματα της ομάδας του Bill Martin.

Με απλά λόγια, η οδός Wood-Ljundahl, η οποία υιοθετείται από βακτήρια και αρχαία, ξεκινά με το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα και το τελευταίο μειώνεται σε μονοξείδιο του άνθρακα και μυρμηκικό οξύ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τη ζωή. «Το μονοπάτι Wood-Ljungdahl δείχνει ένα αλκαλικό υδροθερμικό περιβάλλον, το οποίο παρέχει όλα τα απαραίτητα για αυτό - δομή, φυσικές βαθμίδες πρωτονίων, υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα», λέει ο Martin. «Συνδυάζει ένα γεωλογικό πλαίσιο με ένα βιολογικό σενάριο, και μόλις πρόσφατα η φυλογενετική μπόρεσε να το υποστηρίξει».

Αστροβιολογικές επιπτώσεις

Η κατανόηση της προέλευσης της ζωής και της ταυτότητας του LUCA είναι ζωτικής σημασίας όχι μόνο για την εξήγηση της παρουσίας της ζωής στη Γη, αλλά πιθανώς και σε άλλους κόσμους. Οι υδροθερμικοί αεραγωγοί που ήταν το σπίτι του LUCA αποδεικνύεται ότι είναι εξαιρετικά συνηθισμένοι στο ηλιακό μας σύστημα. Το μόνο που χρειάζεται είναι βράχος, νερό και γεωχημική θερμότητα. «Νομίζω ότι αν βρούμε ζωή αλλού, θα μοιάζει, τουλάχιστον χημικά, πολύ σαν τη σύγχρονη ζωή», λέει ο Martin.

Φεγγάρια με πυρήνες βράχου που περιβάλλονται από τεράστιους παγκόσμιους ωκεανούς νερού, με την κορυφή ενός παχύ φλοιού νερού-πάγου, κατοικούν στο Εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Το φεγγάρι του Δία, η Ευρώπη και το φεγγάρι του Κρόνου, ο Εγκέλαδος, είναι ίσως τα πιο διάσημα, αλλά υπάρχουν στοιχεία που υπονοούν τους υπόγειους ωκεανούς στα φεγγάρια του Κρόνου, Τιτάνα και Ρέα, ​​καθώς και στον νάνο πλανήτη Πλούτωνα και πολλά άλλα σώματα του Ηλιακού Συστήματος. Δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε υδροθερμικές οπές στα πατώματα μερικών από αυτές στις υπόγειες θάλασσες, με ενέργεια που προέρχεται από βαρυτικές παλιρροϊκές αλληλεπιδράσεις με τους μητρικούς πλανήτες τους. Το γεγονός ότι ο Ήλιος δεν διεισδύει μέσα από την οροφή του πάγου δεν έχει σημασία – το είδος του LUCA που περιγράφει ο Μάρτιν δεν χρειαζόταν ούτε το φως του ήλιου.

«Μεταξύ των αστροβιολογικών επιπτώσεων του εγγράφου μας, LUCA είναι το γεγονός ότι δεν χρειάζεστε φως», λέει ο Martin. «Είναι η χημική ενέργεια που οδήγησε στην αρχή της ζωής, η χημική ενέργεια που διέτρεξε τα πρώτα κύτταρα και η χημική ενέργεια που υπάρχει σήμερα σε σώματα όπως ο Εγκέλαδος».

Ως εκ τούτου, οι ανακαλύψεις που αναπτύσσουν την εικόνα μας για την προέλευση της ζωής και την ύπαρξη του LUCA γεννούν ελπίδες ότι η ζωή θα μπορούσε εξίσου εύκολα να υπάρξει σε ένα σχεδόν πανομοιότυπο περιβάλλον σε μια μακρινή τοποθεσία όπως η Ευρώπη ή ο Εγκέλαδος. Τώρα που γνωρίζουμε πώς ζούσε το LUCA, γνωρίζουμε τα σημάδια ζωής που πρέπει να προσέξουμε κατά τη διάρκεια μελλοντικών αποστολών σε αυτά τα παγωμένα φεγγάρια.

Γεωδίφης με πληροφοριες από phys.org, NOAA και ΝΑΣΑ

περισσότερα,

Madeline C. Weiss et al. The physiology and habitat of the last universal common ancestor, Nature Microbiology (2016). DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.116

Laura Eme et al. Archaea and the origin of eukaryotes, Nature Reviews Microbiology (2017). DOI: 10.1038/nrmicro.2017.133

https://www.zmescience.com/science/news-science/universal-common-ancestor-timeline/

https://phys.org/news/2018-12-luca-universal-common-ancestor.html

https://www.quantamagazine.org/all-life-on-earth-today-descended-from-a-single-cell-meet-luca-20241120/