L'Ultimo Antenato Comune Universale: Alla Ricerca di Luca

L'antenato di tutta la vita sulla Terra — (19 STUDIO/shutterstock.com)

La domanda sull’origine e sull’evoluzione della vita sulla Terra ha affascinato l’umanità per secoli, e i progressi scientifici recenti hanno portato a nuove intuizioni su questo argomento. Il nostro studio più recente si propone di offrire ulteriori spunti sull’origine della vita sul nostro pianeta.

Circa 375 milioni di anni fa, i nostri antenati simili ai pesci respiravano attraverso le branchie, mentre oltre 600 milioni di anni fa è emerso l’antenato comune di tutti gli animali, l’urmetazoario microscopico. Tuttavia, miliardi di anni prima di questi eventi, doveva esistere l’antenato comune di tutti gli organismi viventi, noto come l’ultimo antenato comune universale (Luca).

Identificare Luca è stato oggetto di dibattito tra gli scienziati, con varie ipotesi sull’aspetto e sull’epoca in cui potrebbe essere vissuto. Alcuni studi suggeriscono che Luca potrebbe risalire fino alla nascita della Terra, circa 4,5 miliardi di anni fa, mentre altri ritengono che questo sia improbabile data la complessità necessaria per lo sviluppo del codice genetico e del macchinario di replicazione del DNA.

Luca non è stata la prima forma di vita, ma piuttosto l’organismo da cui tutti gli esseri viventi si sono evoluti. Gli scienziati ipotizzano che organismi viventi possano essere esistiti anche prima di Luca. Comprendere la natura di Luca e il suo periodo di esistenza è cruciale per comprendere l’evoluzione della vita sulla Terra.

Nel nostro studio recente, pubblicato su Nature Ecology & Evolution, abbiamo utilizzato una combinazione di metodi scientifici per ricostruire il genoma di Luca e analizzare i geni che potrebbero aver contribuito alla sua sopravvivenza. Questo progetto è stato il risultato di diversi anni di lavoro e della collaborazione di un team internazionale di ricercatori.

Per ricostruire il genoma di Luca, abbiamo analizzato un campione di genomi provenienti da batteri e archei, escludendo gli eucarioti in quanto si pensa siano emersi più tardi da un’unione di archei e batteri. Utilizzando un database chiamato KEGG, abbiamo classificato i geni in diverse famiglie per comprendere il loro ruolo negli organismi moderni.

Abbiamo identificato 57 geni comuni a tutti i 700 organismi studiati, che presumibilmente sono presenti in gran parte della vita sulla Terra. Questi geni sono rimasti sostanzialmente invariati nel corso dei miliardi di anni. Attraverso alberi filogenetici e l’analisi delle relazioni tra le specie, siamo riusciti a stimare la probabilità che diverse famiglie di geni fossero presenti in Luca.

La ricostruzione del genoma di Luca ci ha permesso di ipotizzare il suo metabolismo e immaginarlo come un organismo complesso simile ai batteri e agli archei moderni, ma con un genoma di dimensioni ridotte. Non sono state riscontrate prove di fotosintesi o fissazione dell’azoto, processi utilizzati da alcuni organismi per la sopravvivenza.

Abbiamo anche sviluppato un nuovo metodo per stimare l’età di Luca, utilizzando geni che si pensa si siano duplicati prima della sua esistenza insieme a informazioni provenienti dai fossili. Questo approccio ci ha permesso di ottenere una visione più chiara del periodo in cui Luca potrebbe aver vissuto e di come si sia evoluto nel corso del tempo.

Links: