Jump to content

Первый универсальный общий предок

(Перенаправлено с Progenote )

Первый универсальный общий предок ( FUCA ) — это предполагаемое неклеточное существо , которое было самым ранним организмом с генетическим кодом, способным к биологической трансляции молекул РНК белков в пептиды для производства . [1] [2] Его потомки включают последнего универсального общего предка (LUCA) и каждую современную клетку. [1] [3] FUCA также может быть предком древних сестринских линий LUCA, ни одна из которых не имеет современных потомков, но, как полагают, которые горизонтально передали некоторые из своих генов в геном ранних потомков LUCA. [3]

Считается, что FUCA состоял из прогенотов, предложенных древних биологических систем, которые использовали РНК для своего генома и самовоспроизведения . [4] [5] [6] Для сравнения, у LUCA был бы сложный метаболизм и ДНК- геном с сотнями генов и семейств генов . [1]

Происхождение [ править ]

Задолго до появления разделенных на части биологических образований, таких как FUCA, жизнь уже начала организовываться и возникать в доклеточную эпоху, известную как мир РНК . [4] Универсальное присутствие как биологической трансляции механизма , так и генетического кода в каждой биологической системе указывает на монофилию — уникальное происхождение всех биологических систем, включая вирусы и клетки. [1] [4]

FUCA был бы первым организмом, способным к биологической трансляции, использующим молекулы РНК для преобразования информации в пептиды и производства белков . [1] Эта первая система перевода должна была быть собрана вместе с первобытным, возможно, подверженным ошибкам генетическим кодом. [1] То есть FUCA станет первой биологической системой, имеющей генетический код белков. [2]

Разработка FUCA, вероятно, заняла много времени. [1] FUCA был создан без генетического кода, из рибосомы , [1] Сама по себе система развилась в результате созревания рибонуклеопротеинового механизма . [4] FUCA появилась, когда протопептидилтрансферазный центр впервые начал возникать мира РНК , когда репликаторы стали способны катализировать связывание аминокислот в олигопептиды . [1]

Первые гены FUCA, скорее всего, кодировали рибосомальные, примитивные тРНК - аминоацилтрансферазы и другие белки, которые помогали стабилизировать и поддерживать биологическую трансляцию. [2] Эти случайные пептиды, возможно, снова связывались с одноцепочечными полимерами нуклеиновых кислот и обеспечивали более высокую стабилизацию системы, которая становилась более устойчивой и в дальнейшем связывалась с другими стабилизирующими молекулами. [1] Когда FUCA повзрослел, его генетический код был полностью установлен. [1]

рибонуклеопротеинов открытых систем FUCA состоял из популяции самореплицирующихся . [4] С появлением этих систем началась эра прогенотов. [4] Эти системы достигли зрелости, когда процессы самоорганизации привели к созданию генетического кода. [4] Этот генетический код впервые оказался способен организовать упорядоченное взаимодействие нуклеиновых кислот и белков посредством формирования биологического языка. [4] Это привело к тому, что доклеточные открытые системы затем начали накапливать информацию и самоорганизовываться, производя первые геномы путем объединения биохимических путей , которые, вероятно, появились в различных популяциях прогенотов, эволюционирующих независимо. [4]

Согласно гипотезе редукции , согласно которой гигантские вирусы развились из первичных клеток, которые стали паразитическими , вирусы могли возникнуть после FUCA и до LUCA. [3]

Прогеноты [ править ]

Прогеноты (также называемые рибоцитами или рибоклетками ) [7] [8] [9] представляют собой полуоткрытые или открытые биологические системы, способные осуществлять интенсивный обмен генетической информацией еще до существования клеток и LUCA . [5] [4] Термин «прогенот» был введен Карлом Везе в 1977 году. [10] Примерно в то же время он представил концепцию трех доменов жизни (бактерии, археи и эукариоты ) и предположил, что каждый домен произошел от отдельного прогенота. [11] [12] Значение термина менялось со временем. В 1980-х годах Дулиттл и Дарнелл использовали слово «прогенот» для обозначения предка всех трёх областей жизни: [13] теперь его называют последним универсальным общим предком (LUCA). [14]

Термины «рибоцит» и «рибоклетка» относятся к прогенотам как проторибосомам , первобытным рибосомам, которые представляли собой гипотетические клеточные организмы с самореплицирующейся РНК, но без ДНК. [8] [15] и, таким образом, с геномом РНК вместо обычного генома ДНК . [6] период клеточной эволюции Карла Везе Считается, что в пороговый дарвиновский прогеноты имели РНК в качестве информационной молекулы вместо ДНК. [7]

Эволюция рибосомы из древних рибоцитов, самовоспроизводящихся машин , в ее нынешнюю форму как трансляционную машину, возможно, была селективным давлением, направленным на включение белков в механизмы самовоспроизводства рибосомы, чтобы увеличить ее способность к самовоспроизведению. [16] [17] Считается, что рибосомальная РНК возникла раньше клеток или вирусов, во время прогенотов. [4]

Прогеноты составили и были потомками FUCA, [4] и считается, что FUCA организовала процесс между начальной организацией биологических систем и созреванием прогенот. [4] Прогеноты были доминантами в эпоху Прогенотов, времени, когда биологические системы возникли и первоначально собрались. [4] Эпоха прогенотов должна была наступить после добиотической эпохи мира РНК и мира пептидов, но до возраста организмов и зрелых биологических систем, таких как вирусы , бактерии и археи . [4]

Наиболее успешными популяциями предшественников, вероятно, были те, которые были способны связывать и перерабатывать углеводы , аминокислоты и другие промежуточные метаболиты и кофакторы . [4] У прогенотов компартментализация с мембранами еще не завершена и трансляция белков не точна. Не каждый прогенот имел собственный метаболизм; разные метаболические стадии присутствовали в разных прогенотах. Таким образом, предполагается, что существовало сообщество подсистем, которые начали коллективно сотрудничать и завершились созданием LUCA. [7]

Рибоциты и вирусы [ править ]

В эоцитарной гипотезе организм, лежащий в основе всех эоцитов, мог быть рибоцитом мира РНК. Для клеточной ДНК и обработки ДНК был предложен сценарий «без вируса»: сохранение генетической информации в ДНК могло быть инновацией, осуществленной вирусами, а затем дважды переданной рибоцитам: один раз превратив их в бактерии, а другой раз превратив в архей. . [18]

Точно так же и в вирусном эукариогенезе (гипотезе, согласно которой эукариоты произошли от ДНК-вируса) , рибоциты могли быть древним хозяином ДНК-вируса. [19] Поскольку рибоциты использовали РНК для хранения своей генетической информации, [19] вирусы, возможно, первоначально использовали ДНК как способ противостоять разрушающим РНК, ферментам, в рибоклетках хозяина. Следовательно, вклад такого нового компонента мог быть столь же значительным, как вклад хлоропластов или митохондрий . Следуя этой гипотезе, археи, бактерии и эукариоты получили свою информационную систему ДНК от разных вирусов. [20]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Просдочими, Франциско; Хосе, Марко В.; де Фариас, Савио Торрес (2019), Понтаротти, Пьер (редактор), «Первый универсальный общий предок (FUCA) как самый ранний предок линии LUCA (последнего UCA)» , «Эволюция, происхождение жизни, концепции и методы» , Чам : Springer International Publishing, стр. 43–54, номер документа : 10.1007/978-3-030-30363-1_3 , ISBN.  978-3-030-30363-1 , S2CID   199534387 , заархивировано из оригинала 29 июня 2022 г. , получено 2 ноября 2023 г.
  2. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Просдочими, Франциско; Фариас, Фариас (2020). От FUCA к LUCA: теоретический анализ общего происхождения семейств генов . doi : 10.31080/ASMI.2020.03.0494 (неактивен 31 января 2024 г.) . Проверено 2 ноября 2023 г. {{cite book}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )
  3. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Харрис, Хью МБ; Хилл, Колин (2021). «Место вирусам на древе жизни» . Границы микробиологии . 11 . дои : 10.3389/fmicb.2020.604048 . ISSN   1664-302X . ПМЦ   7840587 . ПМИД   33519747 .
  4. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п де Фариас, Савио Торрес; Хосе, Марко В.; Просдочими, Франциско (2021). «Возможно ли, что клетки имели более одного происхождения?» . Биосистемы . 202 : 104371. doi : 10.1016/j.biosystems.2021.104371 . ISSN   1872-8324 . ПМИД   33524470 . Архивировано из оригинала 30 декабря 2023 г. Проверено 23 февраля 2024 г.
  5. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Вёзе, Карл (9 июня 1998 г.). «Всемирный предок» . Труды Национальной академии наук . 95 (12): 6854–6859. Бибкод : 1998PNAS...95.6854W . дои : 10.1073/pnas.95.12.6854 . ISSN   0027-8424 . ПМК   22660 . ПМИД   9618502 .
  6. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Лейн Н (2015). Жизненно важный вопрос: энергия, эволюция и происхождение сложной жизни . WW Нортон. п. 77 . ISBN  978-0-393-08881-6 .
  7. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Хосе, Марко В.; Рего, Таис Гауденсио; Фариас, Савио Торрес де (3 декабря 2015 г.). «Предложение протеома перед последним универсальным общим предком (LUCA)» . Международный журнал астробиологии . 15 (1): 27–31. дои : 10.1017/S1473550415000464 . ISSN   1473-5504 .
  8. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ярус М (2002). «Изначальная генетика: фенотип рибоцита». Ежегодный обзор генетики . 36 : 125–51. дои : 10.1146/annurev.genet.36.031902.105056 . ПМИД   12429689 .
  9. ^ Фортер П., Крупович М. (2012). «Происхождение вирионов и вироклеток: новый взгляд на гипотезу побега». Вирусы: незаменимые агенты жизни . стр. 43–60. дои : 10.1007/978-94-007-4899-6_3 . ISBN  978-94-007-4898-9 .
  10. ^ Вёзе, ЧР; Фокс, GE (20 сентября 1977 г.). «Концепция клеточной эволюции» . Журнал молекулярной эволюции . 10 (1): 1–6. дои : 10.1007/BF01796132 . ISSN   0022-2844 . ПМИД   903983 . S2CID   24613906 . Архивировано из оригинала 08.11.2023 . Проверено 23 февраля 2024 г.
  11. ^ Woese CR, Fox GE (ноябрь 1977 г.). «Филогенетическая структура прокариотического домена: первичные царства» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (11): 5088–90. Бибкод : 1977PNAS...74.5088W . дои : 10.1073/pnas.74.11.5088 . ПМК   432104 . ПМИД   270744 .
  12. ^ Кунин, Евгений В (01 марта 2014 г.). «Видение Карла Везе клеточной эволюции и сфер жизни» . Биология РНК . 11 (3): 197–204. дои : 10.4161/rna.27673 . ISSN   1547-6286 . ПМЦ   4008548 . ПМИД   24572480 .
  13. ^ Дулиттл, ВФ; Дарнелл, Дж. Э. (1 марта 1986 г.). «Рассуждения о раннем ходе эволюции» . Труды Национальной академии наук . 83 (5): 1271–1275. Бибкод : 1986PNAS...83.1271D . дои : 10.1073/pnas.83.5.1271 . ISSN   1091-6490 . ПМК   323057 . ПМИД   2419905 .
  14. ^ Вайс, Мэдлин С.; Прейнер, Мартина; Ксавье, Джоана С.; Зиморски, Верена; Мартин, Уильям Ф. (16 августа 2018 г.). «Последний универсальный предок между древней земной химией и зарождением генетики» . ПЛОС Генетика . 14 (8): e1007518. дои : 10.1371/journal.pgen.1007518 . ISSN   1553-7390 . ПМК   6095482 . ПМИД   30114187 .
  15. ^ Фортер П., Крупович М. (2012). «Происхождение вирионов и вироклеток: новый взгляд на гипотезу побега». Вирусы: незаменимые агенты жизни . стр. 43–60. дои : 10.1007/978-94-007-4899-6_3 . ISBN  978-94-007-4898-9 .
  16. ^ Рут-Бернштейн М., Рут-Бернштейн Р. (февраль 2015 г.). «Рибосома как недостающее звено в эволюции жизни» . Журнал теоретической биологии . 367 : 130–158. дои : 10.1016/j.jtbi.2014.11.025 . ПМИД   25500179 .
  17. ^ Fox GE (сентябрь 2010 г.). «Происхождение и эволюция рибосомы» . Колд Спринг Харб Перспектива Биол . 2 (9): а003483. doi : 10.1101/cshperspect.a003483 . ПМЦ   2926754 . ПМИД   20534711 .
  18. ^ Фортер П., Крупович М. (2012). «Происхождение вирионов и вироклеток: новый взгляд на гипотезу побега». В Вицани Г. (ред.). Вирусы: незаменимые агенты жизни . стр. 43–60. дои : 10.1007/978-94-007-4899-6_3 . ISBN  978-94-007-4898-9 .
  19. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Клавери, Жан-Мишель (2006). «Вирусы занимают центральное место в клеточной эволюции» . Геномная биология . 7 (6): 110. doi : 10.1186/gb-2006-7-6-110 . ПМК   1779534 . ПМИД   16787527 .
  20. ^ Фортерре, Патрик (март 2006 г.). «Три клетки РНК для рибосомальных линий и три ДНК-вируса для репликации своих геномов: гипотеза происхождения клеточного домена» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (10): 3669–74. Бибкод : 2006PNAS..103.3669F . дои : 10.1073/pnas.0510333103 . JSTOR   30048645 . ПМК   1450140 . ПМИД   16505372 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7db9c7f7ac5681ab708599e09aa5c438__1716973500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7d/38/7db9c7f7ac5681ab708599e09aa5c438.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
First universal common ancestor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)