İlk evrensel ortak ata
İlk evrensel ortak ata (FUCA, first universal common ancestor), her modern hücre dahil olmak üzere, son evrensel ortak atanın (LUCA) ve onun soyundan gelenlerin en eski atası olduğu düşünülen hücresel olmayan bir varlıktır.[1][2] FUCA aynı zamanda LUCA'nın hiçbirinin modern torunları olmayan eski kardeş soylarının da atası olacaktır.[2]
FUCA'nın, genomları ve kendi kendini kopyalamaları için DNA yerine RNA'yı kullanan eski biyolojik sistemler olan progenotlardan oluştuğu düşünülüyor.[3][4][5] Karşılaştırıldığında, LUCA'nın yüzlerce gen ve gen ailesi içeren karmaşık bir metabolizmaya ve genoma sahip olması gerekirdi.[1]
FUCA'nın soyundan gelen ve artık nesli tükenmiş olan kardeş soyların, genlerinin bir kısmını LUCA'nın ilk torunlarının genomuna yatay olarak aktardıkları düşünülmektedir.[2]
Köken
[değiştir | kaynağı değiştir]FUCA gibi bölümlere ayrılmış biyolojik varlıkların ortaya çıkmasından çok önce, yaşam zaten kendisini organize etmeye ve RNA dünyası olarak bilinen hücre öncesi bir çağda ortaya çıkmaya başlamıştı.[3] Her biyolojik sistemde hem biyolojik translasyon mekanizmasının hem de genetik kodun evrensel varlığı, virüsler ve hücreler de dahil olmak üzere tüm biyolojik sistemler için benzersiz bir köken olan monofili gösterir.[1][3]
FUCA, bilgiyi peptitlere dönüştürmek ve protein üretmek için RNA moleküllerini kullanan, biyolojik çeviri yapabilen ilk organizma olacaktı.[1] Bu ilk çeviri sistemi, ilkel, muhtemelen hataya açık genetik kodla bir araya getirilmiş olmalıdır.[1] FUCA aynı zamanda genetik koda sahip ilk biyolojik sistem olacaktır.[6]
FUCA'nın gelişimi muhtemelen uzun zaman aldı.[1] FUCA, genetik kod olmadan, ribozomdan üretildi [1] kendisi de bir ribonükleoprotein mekanizmasının olgunlaşmasından gelişen bir sistemdir.[3] FUCA, bir protopeptil transferaz merkezi ilk kez ortaya çıkmaya başladığında, RNA dünyası replikatörleri amino asitlerin oligopeptitlere bağlanmasını katalize etme kapasitesine sahip olmaya başladığında ortaya çıktı.[1]
FUCA'nın ilk genleri büyük olasılıkla ribozomal, ilkel tRNA - aminoasil transferazları ve biyolojik çeviriyi stabilize etmeye ve sürdürmeye yardımcı olan diğer proteinleri kodluyordu.[6] Üretilen bu rastgele peptidler muhtemelen tek sarmallı nükleik asit polimerlerine geri bağlanarak daha sağlam hale gelen ve diğer stabilize edici moleküllere daha fazla bağlanan sistemin daha yüksek bir stabilizasyonuna izin verdi.[1] FUCA olgunlaştığında genetik kodu tamamen oluştu.[1]
FUCA, kendi kendini kopyalayan bir açık sistem popülasyonundan oluşuyordu.[3] Bu sistemlerin gelişiyle progenot dönemi başladı.[3] Bu sistemler, kendi kendini organize etme süreçleri genetik kodun yaratılmasıyla sonuçlandığında olgunluğa ulaştı.[3] Bu genetik kod, ilk kez biyolojik bir dilin oluşumu yoluyla nükleik asitler ve proteinler arasındaki düzenli etkileşimi organize etme yeteneğine sahipti.[3] Bu, hücre öncesi açık sistemlerin daha sonra bilgi biriktirmeye ve kendi kendini organize etmeye başlamasına, biyokimyasal yolların bir araya gelmesiyle ilk genomları üretmesine neden oldu; bu, muhtemelen bağımsız olarak gelişen farklı progenot popülasyonlarında ortaya çıktı.[3]
Dev virüslerin parazit hale gelen ilkel hücrelerden evrimleştiğini öne süren indirgeme hipotezinde, virüsler FUCA'dan sonra ve LUCA'dan önce evrimleşmiş olabilir.[2]
Progenotlar
[değiştir | kaynağı değiştir]Progenotlar (ribositler veya ribohücreler (ribocell) olarak da adlandırılır) [7][8][9] hücrelerin ve LUCA'nın varlığından önce yoğun bir genetik bilgi alışverişi gerçekleştirebilen yarı açık veya açık biyolojik sistemlerdir.[4][3] Progenot terimi, Carl Woese tarafından 1977'de [10] üç üst-alem sistemi(bakteri, arke ve ökaryotlar) kavramını ortaya attığı ve her alanın farklı bir progenottan kaynaklandığını öne sürdüğü sıralarda icat edildi.[11][12] Terimin anlamı zamanla değişti. 1980'lerde Doolittle ve Darnell, progenot kelimesini her üç üst-alem sisteminin de atası olarak adlandırmak için kullandılar;[13] artık son evrensel ortak ata (LUCA) olarak adlandırılıyor.[14]
Ribosit ve ribohücre (ribocell) terimleri [8] kendi kendini kopyalayan RNA'ya sahip ancak DNA'sı olmayan varsayımsal hücresel organizmalar olan ve [9] olağan DNA genomu yerine bir RNA genomuna sahip olan varsayımsal hücresel organizmalar olan protoribozomlar, ilkel ribozomlar olarak progenotları ifade eder.[5] Carl Woese'nin hücresel evrimin Darwinci eşik döneminde, progenotların da bilgi molekülü olarak DNA yerine RNA'ya sahip olduğu düşünülüyor.[7]
Ribozomun, kendi kendini kopyalayan makineler olan eski ribositlerden, bir translasyon makinesi olarak mevcut biçimine evrimi, kendi kendini kopyalama kapasitesini artırmak amacıyla proteinleri ribozomun kendi kendini kopyalayan mekanizmalarına dahil etme konusundaki seçici baskı olabilir.[15][16] Ribozomal RNA'nın, progenotlar zamanında hücrelerden veya virüslerden önce ortaya çıktığı düşünülmektedir.[3]
Progenotlar FUCA'dan oluşmuştur ve bunların soyundan gelmektedir [3] ve FUCA'nın, biyolojik sistemlerin ilk organizasyonu ile progenotların olgunlaşması arasındaki süreci organize ettiği düşünülmektedir.[3] Progenotlar, biyolojik sistemlerin ortaya çıktığı ve başlangıçta bir araya geldiği Progenot çağında baskınlardı.[3] Progenote çağı , RNA dünyasının ve Peptid dünyasının biyotik öncesi çağından sonra, ancak organizmaların ve virüsler, bakteriler ve arkeler gibi olgun biyolojik sistemlerin çağından önce gerçekleşecekti.[3]
En başarılı progenot popülasyonları muhtemelen karbonhidratları, amino asitleri ve diğer ara metabolitleri ve kofaktörleri bağlayıp işleyebilenlerdi.[3] Progenotlarda membranlarla bölümlendirme henüz tamamlanmamıştı ve proteinlerin çevirisi kesin değildi. Her progenotun kendi metabolizması yoktu; farklı progenotlarda farklı metabolik adımlar mevcuttu. Dolayısıyla toplu olarak işbirliği yapmaya başlayan ve LUCA'ya ulaşan bir alt sistem topluluğunun var olduğu varsayılmaktadır.[7]
Ribositler ve virüsler
[değiştir | kaynağı değiştir]Eosit hipotezinde, tüm eositlerin kökündeki organizma, RNA dünyasının bir ribositi olabilir. Hücresel DNA ve DNA kullanımı için bir "virüsten çıkış" senaryosu önerildi: DNA'da genetik bilginin depolanması, virüsler tarafından gerçekleştirilen ve daha sonra ribositlere iki kez aktarılan, bir kez onları bakteriye ve bir kez de arkelere dönüştüren bir yenilik olabilir.[9]
Benzer şekilde, ökaryotların bir DNA Virüsünden evrimleştiğini teorileştiren bir hipotez olan viral ökaryogenezde, ribositler, DNA virüsü için eski bir konakçı olabilir.[17] Ribositler genetik bilgilerini depolamak için RNA'yı kullandığından,[17] virüsler başlangıçta konakçı ribositlerdeki RNA-yıkıcı enzimlere direnmenin bir yolu olarak DNA'yı benimsemiş olabilir. Dolayısıyla böyle yeni bir bileşenin katkısı, kloroplast veya mitokondrinin katkısı kadar önemli olabilir. Bu hipotezi takiben arkeler, bakteriler ve ökaryotların her biri DNA bilgi sistemini farklı bir virüsten elde etti.[18]
Ayrıca bakınız
[değiştir | kaynağı değiştir]- Abiyogenez
- Alternatif abiogenez senaryoları
- Bilinen en eski yaşam formları
- RNP dünyası
Kaynakça
[değiştir | kaynağı değiştir]- ^ a b c d e f g h i j José, Marco V.; de Farias, Sávio Torres (2019), Pontarotti, Pierre (Ed.), "The First Universal Common Ancestor (FUCA) as the Earliest Ancestor of LUCA's (Last UCA) Lineage", Evolution, Origin of Life, Concepts and Methods (İngilizce), Cham: Springer International Publishing, ss. 43-54, doi:10.1007/978-3-030-30363-1_3, ISBN 978-3-030-30363-1, 29 Haziran 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi, erişim tarihi: 2 Kasım 2023 Birden fazla yazar-name-list parameters kullanıldı (yardım); Yazar
|ad1=eksik|soyadı1=(yardım) Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":0" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b c d Harris, Hugh M. B.; Hill, Colin (2021). "A Place for Viruses on the Tree of Life". Frontiers in Microbiology. 11. doi:10.3389/fmicb.2020.604048. ISSN 1664-302X. PMC 7840587 $2. PMID 33519747. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":1" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b c d e f g h i j k l m n o p de Farias, Sávio Torres; Jose, Marco V.; Prosdocimi, Francisco (2021). "Is it possible that cells have had more than one origin?". Bio Systems. 202: 104371. CiteSeerX live $2
|citeseerx=değerini kontrol edin (yardım). doi:10.1016/j.biosystems.2021.104371. ISSN 1872-8324. PMID 33524470. 30 Aralık 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2024. Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":2" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b Woese, Carl (9 Haziran 1998). "The universal ancestor". Proceedings of the National Academy of Sciences (İngilizce). 95 (12): 6854-6859. doi:10.1073/pnas.95.12.6854. ISSN 0027-8424. PMC 22660 $2. PMID 9618502. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":4" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b The Vital Question – Energy, Evolution, and the Origins of Complex Life. WW Norton. 2015. s. 77. ISBN 978-0-393-08881-6. Kaynak hatası: Geçersiz
<ref>etiketi: "NLane_Funke" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b Prosdocimi, Francisco; Farias, Farias (2020). From FUCA To LUCA: A Theoretical Analysis on the Common Descent of Gene Families. doi:10.31080/ASMI.2020.03.0494. Erişim tarihi: 2 Kasım 2023. Bilinmeyen parametre
|doikırık=görmezden gelindi (yardım) Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":3" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b c José, Marco V.; Rêgo, Thais Gaudêncio; Farias, Sávio Torres de (3 Aralık 2015). "A proposal of the proteome before the last universal common ancestor (LUCA)". International Journal of Astrobiology (İngilizce). 15 (1): 27-31. doi:10.1017/S1473550415000464. ISSN 1473-5504. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); Kaynak hatası: Geçersiz<ref>etiketi: ":02" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b "Primordial genetics: phenotype of the ribocyte". Annual Review of Genetics. 36: 125-51. 2002. doi:10.1146/annurev.genet.36.031902.105056. PMID 12429689. Kaynak hatası: Geçersiz
<ref>etiketi: "Yarus2" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: Kaynak gösterme) - ^ a b c "The Origin of Virions and Virocells: The Escape Hypothesis Revisited". Viruses: Essential Agents of Life. 2012. ss. 43-60. doi:10.1007/978-94-007-4899-6_3. ISBN 978-94-007-4898-9.
- ^ Woese, C. R.; Fox, G. E. (20 Eylül 1977). "The concept of cellular evolution". Journal of Molecular Evolution. 10 (1): 1-6. CiteSeerX live $2
|citeseerx=değerini kontrol edin (yardım). doi:10.1007/BF01796132. ISSN 0022-2844. PMID 903983. 8 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2024. - ^ "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (11): 5088-90. November 1977. doi:10.1073/pnas.74.11.5088. PMC 432104 $2. PMID 270744. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ Koonin, Eugene V (1 Mart 2014). "Carl Woese's vision of cellular evolution and the domains of life". RNA Biology. 11 (3): 197-204. doi:10.4161/rna.27673. ISSN 1547-6286. PMC 4008548 $2. PMID 24572480.
- ^ Doolittle, W. F.; Darnell, J. E. (1 Mart 1986). "Speculations on the early course of evolution". Proceedings of the National Academy of Sciences (İngilizce). 83 (5): 1271-1275. doi:10.1073/pnas.83.5.1271. ISSN 1091-6490. PMC 323057 $2. PMID 2419905. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ Weiss, Madeline C.; Preiner, Martina; Xavier, Joana C.; Zimorski, Verena; Martin, William F. (16 Ağustos 2018). "The last universal common ancestor between ancient Earth chemistry and the onset of genetics". PLOS Genetics. 14 (8): e1007518. doi:10.1371/journal.pgen.1007518. ISSN 1553-7390. PMC 6095482 $2. PMID 30114187. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ "The ribosome as a missing link in the evolution of life". Journal of Theoretical Biology. 367: 130-158. February 2015. doi:10.1016/j.jtbi.2014.11.025. PMID 25500179. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ "Origin and Evolution of the Ribosome". Cold Spring Harb Perspect Biol. 2 (9): a003483. September 2010. doi:10.1101/cshperspect.a003483. PMC 2926754 $2. PMID 20534711. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ a b Claverie, Jean-Michel (2006). "Viruses take center stage in cellular evolution". Genome Biology. 7 (6): 110. doi:10.1186/gb-2006-7-6-110. PMC 1779534 $2. PMID 16787527. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım); - ^ Forterre, Patrick (March 2006). "Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: a hypothesis for the origin of cellular domain". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (10): 3669-74. doi:10.1073/pnas.0510333103. PMC 1450140 $2. PMID 16505372. Tarih değerini gözden geçirin:
|erişimtarihi=(yardım);