LUCA
LUCA ÖNCESİ
Dünya’nın 4.54 milyar (±50 milyon) yaşında olduğu düşünülüyor. (1) Bilim insanları Ay’ın 4.50 milyar yıl önce, yaklaşık Mars büyüklüğünde Theia adlı öngezegenin Dünya’ya çarpmasıyla oluştuğu hakkında hemfikir.(2) Dünya’nın Theia ile çarpışması günümüzdeki Dünya’yı oluşturmuştur. (3)
Dünya’nın oluşmasından yaklaşık yarım milyar yıl sonra gerçekleşen Geç Ağır Bombardıman Dünya’daki suyun çoğunu buharlaştırdı. Belki de oluşmaya başlayan her türlü yaşamı öldürdü. (4) Kanada’da en az 3.770 milyon, muhtemelen 4.280 milyon yaşında fosilleşmiş mikroorganizmaların tanımlanması yaşamın Dünya oluşumundan kısa bir süre sonra ortaya çıktığını göstermektedir. (5)
LUCA
LUCA (Last Universal Common Ancestor), yaklaşık 4 milyar yıl önce yaşamış üç domainin ortak atasıdır. Soyu günümüze kadar gelen en eski canlı türüdür. Bununla birlikte Dünya’da ortaya çıkan ilk canlı değildir. (6)
Uzun zaman kabul gören, yaşam ağacında LUCA’nın üç dala ayrılarak domainleri oluşturduğuydu. Ancak günümüzde desteklenen hipotez LUCA’nın iki dal oluşturarak arke ve bakterileri oluşturmasıdır. Ökaryotlar arke ve bakterilerin simbiyoz yaşamı ile oluşmuşlardır. Ökaryotlar, arkelere bakterilere göre daha yakın gruptur. (6,10)
LUCA’NIN GENOMU
LUCA’nın genomunu bulmak için yapılan çalışmalarda farklı varsayımlarda bulunuldu. Tüm canlılarda bulunan ortak genler LUCA’dan gelmesi gerektiği düşünüldü. Bu yaklaşım ile LUCA’ya ait yaklaşık 30 gen tanımlandı. Ancak bu sayı LUCA’nın nerede ve nasıl yaşadığı hakkında bilgi vermesi açısından yetersiz kalmıştır. (6)
Başka bir varsayım ise, arke ve bakterilerde en az bir üyesinde bulunan genlerin belirlenmesini içerir. Potansiyel olarak LUCA’ya ait olabilecek 11.000 ortak gen tanımlanmıştır. Ancak LUCA’nın tüm bu genlere sahip olması uzak bir ihtimaldir. Bilim insanları 11.000 genden horizontal gen transferinin sorumlu olabileceğini düşünmüştür. (6,10)
Bilim insanları uzun soyları olan ve horizontal gen transferinin gerçekleşmediği varsayılan antik genleri aramıştır. Sonucunda sadece 355 gen kalmıştır. Bilim insanları bu 355 genin LUCA’ya ait olduğunu ve nasıl yaşadığı hakkında fikir verdiğini iddia ediyor. (6)
Ayrıca birden fazla horizontal gen transferi, bazı gruplar için dikey gen transferini taklit ederek yanlış pozitifler veya LUCA’nın gen içeriğinin fazlasının tahmin edilmesine neden olabilmektedir. (7,10)
Örneğin, O2’e bağımlı enzimler genellikle LUCA’nın genlerinde bulunmamalıdır. Çünkü LUCA’nın zamanında oksijen fizyolojik olarak anlamlı olacak kadar mevcut değildi. Bununla birlikte LUCA’nın gen listesinde O2’i substrat olarak kullanan ve detoksifiye eden enzimler bulunmaktadır. Bunun sebebi dikey gen transferini taklit eden çoklu transferdir. (7)
Tam olarak doğruluğu kabul edilmese de 355 gene bakılarak LUCA’nın hidrotermal menfezlerde yaşadığı görülmektedir. Yapılan çalışmalar LUCA’nın bir enerji kaynağı olarak moleküler hidrojen kullandığını göstermektedir. Ayrıca LUCA, ekstramofillerde bulunan ‘ters giraz’ adlı enzim geni taşıyordu.(6)
Get Sude Danışman’s stories in your inbox
Join Medium for free to get updates from this writer.
LUCA H2, CO2 ve demir zengini jeokimyasal olarak aktif bir ortamda yaşıyordu. Wood-Ljundahl yolağını kullanan bir metanojendi. Anaerobik ve ototrofik olan LUCA’nın metabolizması karbondioksit, nitrojen ve hidrojene bağlıydı. PTA ve ATP sentaz alt birimi olmak üzere enerji metabolizmasının iki enzim bileşenlerini barındırıyordu. (7)
https://ocean.si.edu/through-time/ancient-seas/archean-eon-4600-2500-million-years-ago
LUCA’DA RİBOZOM
Yapılan bir araştırmada, farklı türlerin ribozomlarının üç boyutlu yapıları karşılaştırılmıştır. Ribozomun çekirdeği tüm canlılarda temelde aynıdır. Dış bölgeler ise türler karmaşıklaştıkça genişler. Tüm canlılarda ortak olan ribozomal merkezin LUCA’da var olduğu ve diğer türlerde değişmeden yeni yapılar eklendiği görülmüştür. (8)
https://www.eurekalert.org/news-releases/580632
Tüm canlılar ribozoma sahiptir ve protein sentezi yapar. Bilim insanları doğada 500’den fazla amino asit keşfetmiştir. Ancak canlılarda sadece 22 amino asit translasyonda kullanılır.(9) Bunun sebebinin LUCA’nın bu 22 amino asidi barındırdığı çıkarımı yapılabilmektedir.
Ancak LUCA’nın gen listesinde beş amino asit biyosentez proteini görülmektedir. Bu durumda farklı varsayımlarda bulunulabilir. Eksik genler horizontal gen transferine tabi tutulmuş olabilir. Genler dizi düzeyinde iyi korunmamış, bakteri ve arke homologları aynı kümeye düşmemiş olabilir. Ya da LUCA bu genleri bakteriyel ve arkeal bölünmeden önce sahip olmamış olabilir. (7)
KAYNAKÇA
1.Society, N. (n.d.). Age of the Earth. Retrieved from https://www.nationalgeographic.org/topics/resource-library-age-earth/?q=&page=1&per_page=25
2.Williams, M. (2020, March 16). New study shows the Earth and Moon are not so similar after all. Retrieved from https://www.universetoday.com/145413/new-study-shows-the-earth-and-moon-are-not-so-similar-after-all/#more-145413
3.Voosen, P. (2021, March 23). Remains of impact that created the Moon may lie deep within Earth. Retrieved from https://www.science.org/content/article/remains-impact-created-moon-may-lie-deep-within-earth
4.Mann, A. (2018, January 24). Bashing holes in the tale of Earth’s troubled youth. Retrieved from https://www.nature.com/articles/d41586-018-01074-6
5.Dodd, M., Papineau, D., Grenne, T., Slack, J., Rittner, M., Pirajno, F., . . . Little, C. (2017, March 02). Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates. Retrieved from https://www.nature.com/articles/nature21377
6. Cooper, K. (2017, March 39). Looking for LUCA, the Last Universal Common Ancestor. Retrieved from https://astrobiology.nasa.gov/news/looking-for-luca-the-last-universal-common-ancestor/
7.Weiss, M., Sousa, F., Mrnjavac, N., Neukirchen, S., Roettger, M., Nelson-Sathi, S., & Martin, W. (2016, July 25). The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Retrieved from https://www.nature.com/articles/nmicrobiol2016116
8.GeorgiaTech. (2014, June 30). Evolution of life’s operating system revealed in detail. Retrieved from https://www.eurekalert.org/news-releases/580632
9.Gutiérrez-Preciado, A., Romero, H., & Peimbert, M. (2010). An Evolutionary Perspective on Amino Acids. Retrieved from https://www.nature.com/scitable/topicpage/an-evolutionary-perspective-on-amino-acids-14568445/
10.Weiss, M., Preiner, M., Xavier, J., Zimorski, V., & Martin, W. (2018, August 16). The last universal common ancestor between ancient Earth chemistry and the onset of Genetics. Retrieved from https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371%2Fjournal.pgen.1007518
