السلف المشترك العالمي الأول

يُعتقد أن السلف المشترك العالمي الأول ( FUCA ) كان كيانًا غير خلوي، وهو أقدم كائن حي يمتلك شفرة وراثية قادرة على ترجمة جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) بيولوجيًا إلى بروتينات عبر تخليق الببتيدات . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وتشمل سلالاته السلف المشترك العالمي الأخير (LUCA)، وبالتالي جميع الخلايا الحديثة. ^{[ 1 ] [ 3 ]} كما يُعتقد أن FUCA هو سلف السلالات الشقيقة القديمة لـ LUCA التي لا تملك سلالات حديثة مباشرة، ولكنها ربما نقلت المادة الوراثية أفقيًا إلى جينومات السلالات المبكرة لـ LUCA. ^{[ 3 ]}

يُعتقد أن السلف المشترك الأول (FUCA) كان يتألف من أسلاف ، وهي أنظمة بيولوجية قديمة كانت تستخدم الحمض النووي الريبوزي (RNA) لتكوين جينومها والتكاثر الذاتي . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} وبالمقارنة، كان السلف المشترك الأخير (LUCA) يمتلك عملية أيض معقدة وجينومًا من الحمض النووي (DNA) يحتوي على مئات الجينات المصنفة في عدة عائلات جينية . ^{[ 1 ]}

قبل ظهور البيولوجيا المُجزأة مثل FUCA بزمن طويل، يُفترض أن الحياة نشأت من خلال تنظيم حقبة ما قبل الخلية في عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA) . ^{[ 4 ]} في هذه الحقبة، كانت جزيئات الحمض النووي الريبوزي ذاتية التضاعف تخزن المعلومات الوراثية وتحفز التفاعلات الكيميائية. وتوجد آلية الترجمة والشفرة الوراثية بشكل عام في جميع الخلايا والفيروسات المعروفة، مما يشير إلى أصل واحد للأنظمة البيولوجية ( أحادية الأصل ). ^{[ 1 ] [ 4 ]}

يُعتقد أن FUCA كان أول كائن حي قادر على الترجمة البيولوجية، باستخدام جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) لتحويل المعلومات إلى ببتيدات وإنتاج البروتينات . ^{[ 1 ]} ويُعتقد أن نظام الترجمة الأول هذا قد تشكل في نفس الوقت الذي تشكلت فيه الشفرة الوراثية المبكرة المعرضة للخطأ. ^{[ 1 ]} سيكون FUCA أول نظام بيولوجي يمتلك شفرة وراثية تُحدد تجميع البروتينات بشكل مُحدد. ^{[ 2 ]}

كان تطور FUCA عملية تدريجية في البداية حتى بدون الشفرة الوراثية. ^{[ 1 ]} يُفترض أن FUCA قد نشأ من الريبوسوم ، وهو مُركب مُكوّن من الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات ^{[ 1 ]} والذي تطور من آلية ريبونوكليوبروتينية بدائية . ^{[ 4 ]} ظهر FUCA عندما ظهر مركز نقل الببتيديل المبكر لأول مرة، وعندما تمكنت مُضاعفات عالم الحمض النووي الريبوزي من ربط الأحماض الأمينية في ببتيدات قليلة السلسلة . ^{[ 1 ]}

من المرجح أن الجينات الأولى لـ FUCA قد شفرت مكونات الريبوسوم، وإنزيمات نقل الأحماض الأمينية tRNA البدائية ، وبروتينات أخرى ساهمت في استقرار عملية الترجمة البيولوجية والحفاظ عليها. ^{[ 2 ]} ربما ارتبطت هذه الببتيدات العشوائية ببوليمرات الحمض النووي أحادي السلسلة ، مما زاد من استقرارها وقوة النظام، وذلك عن طريق ربط جزيئات أخرى مُثبِّتة. ^{[ 1 ]} وعندما نضجت FUCA، اكتملت شفرتها الوراثية. ^{[ 1 ]}

لقد طُرحت فرضية مفادها أن FUCA كان يتألف من مجموعة من الأنظمة المفتوحة، تتبادل المكونات والمعلومات مع البيئة، ومجموعة من البروتينات النووية الريبية ذاتية التضاعف . ^{[ 4 ]} بدأ عصر ما قبل الجينوم بظهور هذه الأنظمة التفاعلية. ^{[ 4 ]} بلغت هذه الأنظمة مرحلة النضج عندما أدت عمليات التنظيم الذاتي إلى ظهور الشفرة الوراثية. ^{[ 4 ]} تمكنت هذه الشفرة الوراثية، ولأول مرة، من تنظيم تفاعل منظم بين الأحماض النووية والبروتينات من خلال تكوين لغة بيولوجية. ^{[ 4 ]} تسبب هذا في بدء الأنظمة المفتوحة ما قبل الخلوية في تراكم المعلومات والتنظيم الذاتي، مما أدى إلى إنتاج الجينومات الأولى من خلال تجميع المسارات الكيميائية الحيوية . ^{[ 4 ]} من المحتمل أن تكون هذه المسارات قد ظهرت في مجموعات مختلفة من ما قبل الجينوم تطورت بشكل مستقل. ^{[ 4 ]}

الخلايا السلفية (وتُسمى أيضًا الخلايا الريبية أو الخلايا الريبية) ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} هي أنظمة بيولوجية مفتوحة أو شبه مفتوحة قادرة على تبادل المعلومات الوراثية بكثافة، قبل وجود الخلايا والسلف المشترك العالمي الأخير (LUCA) . ^{[ 5 ] [ 4 ]} صاغ كارل ووز مصطلح " الخلايا السلفية " عام 1977، ^{[ 5 ]} في نفس الفترة التي قدم فيها مفهوم نطاقات الحياة الثلاثة (البكتيريا، والعتائق، وحقيقيات النوى ). كما اقترح ووز أن كل نطاق نشأ من سلف سلفي مختلف. ^{[ 4 ] [ 10 ]} تغير معنى مصطلح "الخلايا السلفية" بمرور الوقت، ففي ثمانينيات القرن العشرين، استخدم دوليتل ودارنيل المصطلح للإشارة إلى السلف المشترك الوحيد لنطاقات الحياة الثلاثة، ^{[ 11 ]} والذي يُشار إليه الآن باسم السلف المشترك العالمي الأخير (LUCA). ^{[ 12 ]}

يشير مصطلحا "الريبوسايت" و"الريبوسيل" إلى الكائنات الأولية، وهي أشكال مبكرة من الريبوسومات (الريبوسومات الأولية) ، كائنات خلوية بدائية افتراضية ذات حمض نووي ريبوزي ذاتي التضاعف ^{[ 8 ] [ 9 ]} ، تمتلك جينومًا من الحمض النووي الريبوزي بدلًا من جينوم الحمض النووي المعتاد . ^{[ 6 ]} وفي الفترة الانتقالية الداروينية للتطور الخلوي، كما وصفها كارل ووز ، يُعتقد أن الكائنات الأولية كانت تمتلك الحمض النووي الريبوزي بدلًا من الحمض النووي كجزيء معلوماتي . ^{[ 7 ]}

ربما كان تطور الريبوسوم من الخلايا الريبوسومية القديمة، وأنظمة وآليات الحمض النووي الريبوزي ذاتية التضاعف ، إلى شكله الحالي كآلة ترجمة، بمثابة ضغط انتقائي لدمج البروتينات في آليات التضاعف الذاتي للريبوسوم، مما يزيد من قدرته على التضاعف الذاتي. ^{[ 6 ] [ 13 ]} يُعتقد أن الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي قد ظهر قبل الخلايا أو الفيروسات، خلال الفترة التي كانت فيها السلالات الأولية موجودة. ^{[ 4 ]}

شكلت الكائنات الأولية (Progenotes) كلاً من FUCA وانحدرت منها. ^{[ 4 ]} يُعتقد أن FUCA قد نظمت الانتقال من الأنظمة البيولوجية الأولية إلى الكائنات الأولية الناضجة. ^{[ 4 ]} كانت الكائنات الأولية هي الأشكال السائدة خلال عصر الكائنات الأولية، عندما نشأت الأنظمة البيولوجية وتجمعت لأول مرة. ^{[ 4 ]} من المرجح أن عصر الكائنات الأولية قد حدث بعد عصرَي ما قبل الحياة، عالم الحمض النووي الريبي (RNA) وعالم الببتيدات ، ولكن قبل ظهور الكائنات الحية والأنظمة البيولوجية الناضجة مثل الفيروسات والبكتيريا والعتائق . ^{[ 4 ]}

ربما كانت أنجح مجموعات الخلايا السلفية هي تلك القادرة على ربط ومعالجة الكربوهيدرات والأحماض الأمينية وغيرها من المستقلبات الوسيطة والعوامل المساعدة . ^{[ 4 ]} في الخلايا السلفية، لم يكن هناك تقسيم كامل بواسطة الأغشية ، ولم تكن ترجمة البروتينات دقيقة. لم يكن لكل خلية سلفية عملية أيض كاملة خاصة بها؛ فقد حدثت خطوات أيضية مختلفة في الخلايا السلفية المختلفة. لذلك، يُفترض وجود مجموعة من الأنظمة الفرعية المتفاعلة التي بدأت في التعاون بشكل جماعي وبلغت ذروتها في النهاية في السلف المشترك الأخير. ^{[ 7 ]}

• التكوين التلقائي
• سيناريوهات بديلة لتكوين الحياة
• أقدم أشكال الحياة المعروفة
• عالم RNP
• بروتوسيل
• ما قبل الخلية
• الأيض الأولي ، الذي ربما كان موجودًا أو غير موجود في FUCA
• انتقال الجينات الأفقي في التطور