Siamo tutti figli di… Luca. Scoperto il primo organismo antenato comune universale
Gli scienziati dell’Università di Bristol hanno confrontato 700 genomi appartenenti alle due grandi divisioni della vita, i batteri e gli Archaea, per dedurre le famiglie di geni presenti nel loro antenato comune
Circa 4,2 miliardi di anni fa, un organismo primordiale, simile a un batterio dalla forma a bastoncino, abitava un giovanissimo pianeta Terra. Dotato di un genoma complesso, esso conduceva la sua lotta quotidiana con i virus. E’ questo il ritratto dettagliato di LUCA, il più antico antenato biologico comune universale di cui abbiamo riscontro, secondo la descrizione di uno studio (pubblicato sulla rivista “Nature Ecology and Evolution”), realizzato da Edmund Moody, Philip Donoghue e colleghi dell’Università di Bristol.
Charles Darwin, nel suo capolavoro “L’Origine delle specie”, ipotizzò che tutti gli esseri viventi potessero discendere da una forma primordiale comune. Questa teoria è confermata dall’osservazione che tutti gli organismi viventi condividono l’uso del DNA come materiale genetico, il medesimo codice per tradurre i geni in proteine e la stessa molecola, l’ATP, per fornire energia alle cellule. Risalendo l’albero evolutivo di tutte le forme di vita attuali, si giunge a un’unica radice: LUCA.
LUCA non fu la prima forma di vita, ma i suoi antenati e cugini evolutivi non hanno lasciato discendenti. La sua esistenza è accertata, ma ricostruirne l’aspetto è una sfida poiché non ci sono fossili riconoscibili. Gli scienziati dell’Università di Bristol hanno confrontato 700 genomi appartenenti alle due grandi divisioni della vita, i batteri e gli Archaea (di questi ultimi, formalmente, fanno parte anche le forme di vita eucariotica, come piante e animali), per dedurre le famiglie di geni presenti nel loro antenato comune. Questo metodo ha permesso di delineare un quadro della fisiologia di LUCA e del suo ambiente.
La ricostruzione di LUCA rivela un organismo sorprendentemente moderno, con un genoma in grado di codificare oltre 2600 proteine, simile agli attuali procarioti. “La nostra ricostruzione di LUCA – afferma Edmund Moody – è quella di un organismo complesso, molto più simile agli attuali procarioti di quanto sembrasse dai tentativi di ricostruzione precedenti”. Tuttavia, processi metabolici cruciali come la fissazione dell’azoto e la fotosintesi non si erano ancora evoluti.
LUCA non respirava ossigeno, poiché nell’atmosfera primordiale esso era assente. Possedeva però enzimi per sfruttare idrogeno e anidride carbonica, ottenendo energia e sintetizzando composti organici. Poteva anche metabolizzare composti organici esistenti nel suo ambiente e sintetizzare numerosi amminoacidi, assimilando nitrati e solfati. La presenza del gene MreB suggerisce che LUCA avesse una forma allungata, simile al moderno batterio Escherichia coli.
LUCA viveva in un ambiente tutt’altro che pacifico. Il suo genoma conteneva proteine Cas, parte del sistema Cas/CRISPR che difende i procarioti dai virus, indicando che i virus erano una minaccia già all’epoca. Questo sistema di difesa suggerisce che i virus sono antichi quanto le forme di vita cellulare.
Ma c’è di più. LUCA non era solo. I prodotti del suo metabolismo, infatti, avrebbero potuto essere sfruttati da altri organismi, formando un ecosistema primordiale probabilmente associato a sorgenti vulcaniche sottomarine.
L’età di LUCA, stimata grazie al “orologio molecolare”, indica che visse circa 4,2 miliardi di anni fa. Considerando che la Terra fu fusa dall’impatto del protopianeta Theia circa 4,5 miliardi di anni fa, la vita deve essere sorta rapidamente, in meno di 300 milioni di anni.
Le tecniche utilizzate nello studio dell’Università di Bristol potranno illuminare ulteriormente le fasi successive dell’evoluzione della vita. Insomma, come anticipa Moody, “questo studio non sarà l’ultima parola sull’argomento”.
