Prvi univerzalni zajednički predak (FUCA) je bio nećelijski entitet koji je bio najraniji organizam s genetičkim kodom sposobnim za biološko prevođenje molekula RNL u formiranje proteina putem sinteze peptida. Njegovi potomci bi uključivali posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka (LUCA) i, prema tome, sve moderne ćelije. FUCA bi također bio predak drevnih sestrinskih loza LUCA, bez direktnih modernih potomaka, ali je moguće da je prenio genetočki materijal horizontalno u genome ranih potomaka LUCA.

Smatra se da je FUCA sastavljen od progenota, drevnih bioloških sistema koji bi koristili RNK za svoj genom i samoreplikaciju. Poređenja radi, LUCA bi imao složen metabolizam i DNK genom koji sadrži stotine gena grupiranih u nekoliko genskih porodica.

Porijeklo

Mnogo prije pojave kompartmentalizirane biologije poput FUCA, pretpostavlja se da je život nastao kroz organizaciju pretćelijske ere u RNK-svijetu. U ovoj eri, samoreplicirajući molekuli RNK bi imali i pohranjene genetske informacije i katalizirane hemijske reakcije. Mehanizam za prevođenje i genetički kod je univerzalno prisutan u svim poznatim ćelijama i virusima, što ukazuje na jedno porijeklo bioloških sistema (monofilija).

Smatra se da je FUCA bio prvi organizam sposoban za biološku translaciju, koristeći molekule RNK za pretvaranje informacija u peptide i proizvodnju proteina. Smatra se da je ovaj prvi sistem prevođenja nastao istovremeno s ranim genetičkim kodom sklonim greškama. FUCA bi bio prvi biološki sistem koji ima genetički kod koji diktira specifično sastavljanje proteina.

Razvoj FUCA bi u početku bio postepen proces bez genetičkog koda. Pretpostavlja se da je FUCA nastao iz ribosoma, kompleksa sastavljenog od RNK i proteina koji je evoluirao iz primitivnijeg ribonukleoproteinskog mehanizma. FUCA se pojavio kada se prvi put pojavio rani peptidil-transferazni centar i kada su replikatori RNK-svijeta mogli vezati aminokiseline u kratkolančane oligopeptide.

Prvi geni FUCA najvjerovatnije su kodirali ribosomske komponente, primitivne tRNK-aminoaciltransferazu i druge proteine koji su pomogli u stabilizaciji i održavanju biološke translacije. Ovi nasumični peptidi su se možda vezali na polimere jednostrukog lanca nukleinske kiseline što je povećalo njihovu stabilnost i robusnost sistema, vezujući druge stabilizirajuće molekule. Kada je FUCA sazrela, njen genetički kod tada je bio potpuno uspostavljen.

Pretpostavlja se da je FUCA sastavljena od populacije otvorenih sistema, koji razmjenjuju komponente i informacije s okolinom, i populacije samoreplicirajućih ribonukleoproteina. Era progenota je počela kada su se pojavili ovi sistemi interakcije. Ovi sistemi su dostigli zrelost kada su procesi samoorganizacije rezultirali pojavom genetičkog koda. Ovaj genetički kod je, po prvi put, bio sposoban da organizuje uređenu interakciju između nukleinskih kiselina i proteina kroz formiranje biološkog jezika. Ovo je uzrokovalo da pretćelijski otvoreni sistemi počnu akumulirati informacije i samoorganizovati se, proizvodeći prve genome sastavljanjem biohemijskhi puteva. Putevi su se vjerovatno pojavili u različitim populacijama progenota koje su nezavisno evoluirale.

Virusi su se možda razvili nakon FUCA, ali prije LUCA prema hipotezi redukcije, gdje su se džinovski virusi evoluirali iz primordijalnih ćelija koje su postale parazitske.

Progenoti Progenoti (također nazvani ribociti ili riboćelije) su otvoreni ili poluotvoreni biološki sistemi sposobni za intenzivnu razmjenu genetičkih informacija, prije postojanja ćelija i LUCA. Termin progenote skovao je Carl Woese 1977. godine, otprilike u vrijeme kada je uveo koncept tri domena života (bakterije, arheje i eukarioti). Woese je također predložio da svaki domen potiče od različitog progenota. Značenje termina progenote se mijenjalo tokom vremena, kada su 1980-ih Doolittle i Darnell koristili taj termin da bi označili jednog pretka sva tri domena života; sada se naziva posljednji univerzalni zajednički predak (LUCA).

Termini ribocit i riboćelija odnose se na progenote kao rane oblike ribosoma (protoribosomi), hipotetskih primitivnih ćelijskih organizama sa samoreplicirajućom RNK sa RNK-genomom, umjesto uobičajenog DNK-genoma. U periodu ćelijske evolucije Carla Woesea Darvinistički prag, smatra se da su progenoti imali RNK umjesto DNK kao informacijske molekule.

Evolucija ribosoma iz drevnih ribocita, samoreplicirajućih RNK sistema i mašina, u njegov sadašnji oblik kao mašina za prevođenje možda je bio selekcijski pritisak da se zatim ugrade proteini u mehanizme samorepliciranja ribosoma, što bi povećalo njegov kapacitet za samoreplikaciju. Smatra se da se ribosomska RNK pojavila prije ćelija ili virusa, u vrijeme kada su postojali progenoti.

Progenoti su sačinjavali FUCA i nastali su od FUCA. Smatra se da je FUCA organizovao prelaz od početnih bioloških sistema do zrelih progenota. Progenoti su bili dominantni oblici tokom doba Progenota, kada su biološki sistemi prvi put nastali i formirani. Doba Progenota bi se dogodilo nakon prebiotičkog RNK-svijeta i doba Peptid-svijeta, ali prije pojave i prisustva organizama i zrelih bioloških sistema poput virusa, bakterija i arheja.

Najuspješnije populacije progenota vjerovatno su bile one sposobne za vezivanje i obradu ugljikohidrata, aminokiselina i drugih posrednih metabolita i kofaktora. Kod progenota nije došlo do potpune kompartmentalizacije od strane membrane i translacija proteina nije bila precizna. Nije svaki progenot imao potpuni metabolizam sam po sebi; različiti metabolički koraci su se odvijali kod različitih progenota. Stoga se pretpostavlja da je postojala zajednica podsistema koji su međusobno djelovali i počeli kolektivno sarađivati i na kraju kulminirali u LUCA.

Ribociti i virusi U hipotezi o eocitima koja povezuje najbliže poznate arhejske srodnike eukariota (ahejske eocite), organizam u korijenu loze eocita mogao je biti ribocit iz RNK-svijeta. Za ćelijsku DNK i sisteme za obradu DNK predložen je scenario "izvan virusa". U ovom modelu, DNK kao glavni genetički informacijski materijal možda je prvo evoluirao u virusima, a kasnije je dva puta prenesen u ribocite: jednom ih transformirajući u bakterije, a jednom u arheje.

Slično tome, u virusnoj eukariogenezi, hipotezi koja teoretizira da su se eukarioti razvili iz DNK-virusa, ribociti su možda bili drevni domaćini za DNK-virus. Budući da su ribociti koristili RNK za pohranjivanje svojih genetičkih informacija, virusi su možda u početku koristili DNK kao način da se odupru degradaciji RNK enzima prisutnim u riboćelijama domaćina. Uvođenje sistema zasnovanog na DNK moglo je biti jednako značajno za protoćelije kao i kasniji dodaci hloroplasta ili mitohondrija kroz endosimbiozu u evoluirajućim eukariotskim ćelijama. U ovoj hipotezi, bakterije, arheje i eukarioti dobili su svoj DNK informacijski sistem od drugog virusa.

Također pogledajte Abiogeneza Alternativni scenariji abiogeneze Najraniji poznati oblici života Biokataliza RNP-svijet Protoćelija Predćelija

Reference

Kategorija:Porijeklo života Kategorija:Hipotetički oblici života Kategorija:Evolucijska biologija Kategorija:Genetička genealogija Kategorija:Evolucija Kategorija:Filogenetika