יצור חד-תאי שחי במי גופרית לוהטים והיה רגיש לחמצן: בעזרת שיטות גנטיות מתקדמות שרטטו מדענים את דיוקנו של האורגניזם שממנו התפתחו כל החיים על פני כדור הארץ

רוב האנשים מכירים את השושלת המשפחתית שלהם כמה דורות לאחור. חובבי גניאולוגיה מסורים יותר מסוגלים לשרטט את האילן המשפחתי שלהם לאורך כמה מאות שנים. אבל מי מסוגל להתחקות אחר תולדות משפחה במשך אלפי או מיליוני דורות? רק המדע, כנראה. מחקר חדש מנסה לשרטט את דמותו של יצור בן כארבעה מיליארד שנה, שהיה המקור לכל צורות החיים על כדור הארץ. על פי המחקר, אבינו הקדמון המשותף היה יצור דמוי-חיידק ששנא חמצן, אהב חום והתגורר בנביעות תרמיות במעמקי הים.

במחצית השנייה של המאה ה-20 התגלה המבנה של ה-DNA, ובעקבות זאת פענחו חוקרים את הקוד הגנטי – החוליה המקשרת המאפשרת לתאים לייצר חלבונים על פי המידע השמור ב-DNA. החוקרים בחנו עוד ועוד בעלי חיים, צמחים, פטריות וחיידקים, וגילו שלכולם יש DNA ששמורות בו הוראות לייצור חלבונים. הם אף מצאו גֵנים דומים ביצורים שונים מאוד זה מזה. החלבונים שיוצרו לפי הגֵנים הללו ביצעו פעולות דומות, והמסקנה הייתה ברורה למדי – כל היצורים החיים כיום, מהחיידק הקטן ביותר ועד לעצי הסקוויה, חולקים מקור משותף, ולמעשה הם קרובי משפחה. אם נחזור מספיק רחוק לאחור, נוכל למצוא את היצור החד-תאי שממנו התפתחו כל בעלי החיים, הצמחים והיצורים החיים האחרים. היצור הזה זכה לשם "לוקה" (LUCA), ראשי תיבות באנגלית של "אב קדמון אוניברסלי אחרון".

אבל איך נוכל לדעת מי היה אותו לוּקה ומה היו מאפייניו? מדליין וייס (Weiss) וחוקרים אחרים מאוניברסיטת היינריך היינה בגרמניה חיפשו גֵנים הנמצאים בשתי קבוצות של חד-תאים – חיידקים וארכיאה – כדי לשחזר בעזרתם את הגנים שקרוב לוודאי נמצאו גם בגנום של לוקה. שתי הקבוצות האלה מייצגות את הפיצול הגדול הראשון בעולם החי, וכל היצורים הם צאצאיהם של החיידקים או של הארכיאה הקדומים. לכן, גֵנים משותפים לשתי הקבוצות נמצאו ככל הנראה גם באב הקדמון המשותף שלהן.

החוקרים מצאו כמה מיליוני גֵנים כאלו, וקיבצו אותם ליותר מ-280 אלף משפחות של גנים דומים יחסית. בעזרת שיטות סטטיסטיות והשוואות למינים אחרים של חיידקים וארכיאה, הם הסירו מהרשימה גֵנים שנוצרו כנראה אחרי הפיצול ועברו בין הקבוצות: יצורים חד-תאיים, אפילו שונים ורחוקים מאוד, מעבירים לעתים חומר גנטי זה לזה, וכך גֵנים יכולים להופיע גם בארכיאה וגם בחיידקים אף שהתפתחו באחת הקבוצות עשרות מיליוני שנים לאחר זמנו של לוקה. לאחר הסינון, נותרו החוקרים עם 355 גֵנים שהם בטוחים למדי שנמצאו באב הקדמון המשותף.

חוזרים לנביעות
הגנים האלו מציעים לנו הצצה לחייו של אותו חד-תא קדמון, לפני כארבעה מיליארד שנה. לוקה היה יצור אל-אווירני – הוא לא היה זקוק לחמצן, ולמעשה לא היה מסוגל להתקיים באטמוספרה המכילה חמצן, כמו האטמוספרה של כדור הארץ היום. במאות מיליוני השנים הראשונות לקיומו של כדור הארץ, לא היה כמעט שום חמצן באוויר ובמים. לוקה חי בסביבה עשירה במימן, בפחמן דו-חמצני, במתכות ובגופרית, ואהב מאוד חום. לכן אפשר לקבוע כמעט בוודאות שהוא חי בנביעות הידרותרמיות תת-מימיות, שם מתקיימים כל התנאים האלה.

נביעה הידרותרמית היא בקע בקרום כדור הארץ הפולט מים שהתחממו בתהליכים גיאותרמיים בבטן האדמה, והם עשירים במימן, במתכות ועוד. גם כיום חיים באזורים אלו חיידקים וארכיאה אוהבי חום, המנהלים, ככל הנראה, אורח חיים דומה למדי לזה של לוקה.

כך הצליחו החוקרים, בעזרת השוואה של גנים מיצורים שונים החיים כיום, לשחזר את סביבת חייו של יצור שחי לפני ארבעה מיליארד שנים, ושאנו כולנו צאצאיו. אין להסיק מכך שהחיים עצמם החלו בהכרח בנביעה הידרותרמית – ייתכן שבין התא החי הראשון לאב הקדמון האוניברסלי הפרידו מיליוני שנים ושינויים רבים. אך המחקר הזה מראה שאם נלך עוד ועוד לאורך אילן היוחסין שלנו, נגיע בסופו של דבר ליצור מיקרוסקופי שחי במים חמים בעומק הים, וממנו התפתחו כל החיים כולם. 

0 תגובות