LUCA Nedir?

LUCA (Last Universal Common Ancestor), bugün yaşayan tüm canlıların—bakteriler, arkeler ve ökaryotlar dahil—soy hatlarının kesiştiği son ortak atadır. LUCA, “ilk canlı” değildir; ondan önce daha ilkel yaşam biçimleri vardı. Ancak LUCA, artık genetik materyale sahip, protein sentezleyen, metabolizması olan, yani Darwinci anlamda evrim geçirebilen bir canlıdır ve bu nedenle yaşam ağacının temel birleşme noktasını temsil eder.

Bilimsel verilere göre LUCA yaklaşık 3.5–4.1 milyar yıl önce, Dünya’nın ilk okyanuslarının oluştuğu ve gezegenin yoğun volkanik aktiviteye sahip olduğu dönemde yaşamıştır. Atmosferde oksijen bulunmadığı için LUCA anaerobikti, yani oksijensiz solunum yapıyordu. Hidrojenle besleniyor, karbondioksiti çeşitli kimyasal yollarla işleyebiliyordu. Genomik analizler, enerji metabolizmasında hidrojen kullandığını gösterdiği için LUCA’nın büyük olasılıkla deniz altı hidrotermal bacalarının yakınlarında yaşadığı düşünülüyor.

LUCA’nın sıcak ortamlara uyumlu olduğuna dair önemli bir ipucu, yüksek sıcaklıklarda yaşayan canlılara özgü olan reverse gyrase adlı enzime ilişkin genlerin izlerinin bulunmasıdır. Bu da LUCA’nın sıcak, metal bakımından zengin bir ortamda yaşadığına işaret eder. Yapısal olarak tam bir bakteri veya arke değildi; bu iki büyük yaşam kolunun ayrılmasından önceki ortak bir ataydı.

LUCA’nın genetik sistemi günümüz canlılarına şaşırtıcı derecede benzerdi. DNA ve RNA’yı kullanıyor, ribozomları aracılığıyla protein sentezliyor ve temel hücresel yaşam için gerekli birçok enzime sahipti. Çeşitli genomik karşılaştırmalar, LUCA’nın yaklaşık 1000–2600 gen içeriyor olabileceğini gösteriyor. 2016 ve 2018’de yapılan çalışmalar, LUCA’ya kadar geri izlenen yaklaşık 355–450 “evrensel” gen ailesi olduğunu ortaya koydu. Bu genler arasında ribozomal proteinler, temel metabolik enzimler ve nükleik asit işleme proteinleri gibi modern canlıların vazgeçilmez bileşenleri bulunuyor. Bu veriler, LUCA’nın aslında oldukça karmaşık bir organizma olduğunu ve yaşamın çok erken bir döneminde bile biyokimyasal olarak gelişmiş sistemlerin ortaya çıktığını gösteriyor.

LUCA’nın incelenmesi, yaşamın kökenini anlamamız açısından büyük önem taşır. Tüm canlıların ortak kökenli olduğu gerçeğini destekler, Dünya’nın erken çevre koşullarına ışık tutar ve yaşamın nasıl başlayıp çeşitlendiğine dair güçlü ipuçları verir. Aynı zamanda astrobiyoloji açısından da rehberlik eder; Europa veya Enceladus gibi buzlu uydulardaki hidrotermal benzeri ortamlarda yaşam arayışında önemli bir model oluşturur.

Moody, E.R.R. et al. (2024). The nature of the last universal common ancestor and its impact on early evolution.

Weiss, M. et al. (2016). The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Microbiology.

Goldman, A.D., Landweber, L.F. (2021). LUCA and the dawn of evolutionary biology. Cell.

Martin, W. & Sousa, F.L. (2016–2023). LUCA genomik rekonstrüksiyon çalışmaları, çeşitli derlemeler.

Döring, J. et al. (2023). Hydrothermal vent origin of early metabolism.