LUCA Nedir ve Tarihçesi
Son Evrensel Ortak Ata (LUCA), bilinen tüm yaşam formlarının evrimsel kökeninin dayandığı, farklı zaman ve mekanlarda yaşamış organizmaları içeren bir atalar popülasyonudur. LUCA dünyadaki ilk canlı formu değildir; ancak günümüzde mevcut olan tüm yaşamın kökenini aldığı en son yaşam aşamasıdır. Evrimsel biyoloji tarihinde tüm yaşamın tek bir atadan geldiği fikri ilk olarak 1859’da Charles Darwin’in “Türlerin Kökeni” eserinde öne sürülmüş, “Son Evrensel Ata” terimi ise bilimsel literatüre ilk kez Patrick Forterre tarafından kazandırılmıştır.
Filogenetik Köken ve Yaşam Ağacı
Yaşam ağacı konseptini ilk kez Jean-Baptiste Lamarck önermiş olsa da modern filogenetik sınıflandırma ribozomal RNA analizlerine dayanmaktadır. Bu bağlamda oluşturulan üç alanlı yaşam ağacında, LUCA; bakteriler, arkeler ve ökaryotların son ortak atası olarak merkezde yer almaktadır. Ökaryotik hücrelerin evrimi incelendiğinde, bu karmaşık yapının hem arke hem de bakterilerden gelen genetik bir miras taşıdığı ve eskiden serbest yaşayan prokaryotların hücre içine endosimbiyoz yoluyla alınmasıyla (simbiyogenez teorisi) ortaya çıktığı görülmektedir.
Genetik ve Biyokimyasal Özellikler
Yapılan genomik çözümlemeler, LUCA’nın ilkel ve basit bir prokaryot olmaktan ziyade, farklı sıcaklıklara uyum sağlayabilen karmaşık bir protoökaryotlar topluluğu olduğunu göstermektedir. LUCA’nın genetik mimarisinin RNA dünyası sonrası evrimleşerek DNA’ya dayandığı ve dört temel modern nükleositten (A, C, T, G) oluştuğu düşünülmektedir. Bu genom, DNA polimeraz tarafından kopyalanmış, DNA topoizomeraz gibi onarım enzimleri ile korunmuştur. Genetik kodun mRNA, tRNA ve ribozomlar aracılığıyla proteinlere dönüştürülme süreci (translasyon), LUCA zamanından beri evrimsel olarak değişmeden günümüze aktarılmıştır. Hücresel zarı ise hem arkelerin eter izoprenoid lipidlerini hem de termofilik bakteriyel ester yağ asidi lipidlerini barındıran benzersiz bir yapıya sahiptir.
Enerji Mekanizmaları ve Habitat
LUCA’nın genetik mirası üzerinden belirlenen 355 protein kümesi, onun anaerobik, termofilik, karbondioksit ve azot fikse edici bir canlı olduğunu göstermektedir. LUCA’nın enerji metabolizması kemiozmoz adı verilen mekanizmaya ve H2 bağımlı Wood-Ljungdahl yoluna dayanır. Bu mekanizma hücre zarı boyunca kurulan bir proton hareket gücü (elektrokimyasal gradyan) üzerinden çalışarak enerji depolamış, CO2 ile oksitlenmiş H2‘yi indirgeyerek (metanojenez/asetojenez) organizmaya enerji sağlamıştır. Bu karmaşık biyokimyasal tepkimelerin; okyanus tabanındaki magmaya yakın, asidik bir dış çevre ile alkalin bir iç sıvı akışı sağlayan derin deniz hidrotermal menfezlerinde gerçekleştiği saptanmıştır.
Sonuç ve Gelecek Çalışmalar
Bulgular, yaşamın erken dönemlerinde LUCA’nın yalnız olmadığını, pek çok ilkel mikroorganizmadan biri olduğunu ortaya koymaktadır; ancak, diğer popülasyonların aksine LUCA, Paleoarkean Çağ’ın ötesinde hayatta kalmayı başararak günümüzdeki tüm bağımsız biyolojik formların tek kökeni haline gelmiştir. Paralog gen kopyalarının kaybı gibi filogenetik anormallikler, ağaçlardaki yatay gen transferlerine dair belirsizlikler biyolojide hala yanıt bekleyen sorular arasındadır. Yine de canlılığın kökenine ve evrensel biyokimyasal mekanizmalara dair araştırmalarda LUCA, filogenetik ayrım noktasında kilit bir vizyon sunmaya ve yeni verilerle sırlarımızı aydınlatmaya devam etmektedir.
Derleyen: Hazel Birgül
