Дослідження давніх дуплікованих генів відкриває новий шлях до реконструкції біологічних процесів, що існували ще до появи останнього універсального спільного предка життя.
Кожен сучасний організм походить від «останнього універсального спільного предка» — гіпотетичної клітини, що жила близько чотирьох мільярдів років тому. Уже тоді існували клітинна мембрана та геном на основі ДНК, тому пошук витоків життя вимагає звернення до ще давніших еволюційних подій.
У роботі, опублікованій у Cell Genomics, Аарон Голдман, Грег Фурньє та Бетюль Качар пропонують аналіз «універсальних паралогів» — тобто генів-двійників, що виникли внаслідок «дуплікації генів» (копіювання гена з подальшою еволюційною дивергенцією) ще до появи спільного предка. Голдман зазначає: «Хоча останній універсальний спільний предок є найдавнішою точкою, доступною еволюційним методам, деякі його гени значно старші».
«Паралоги» — це споріднені гени в одному геномі, що походять від спільного попередника. Універсальні паралоги є винятковими, бо зберігаються щонайменше у двох копіях майже в усіх формах життя, що вказує на їхнє надзвичайно давнє походження. Фурньє підкреслює: «Історія цих генів — єдине джерело інформації про клітинні лінії, що існували до всього відомого життя».
Аналіз показав, що всі відомі універсальні паралоги пов’язані або з «біосинтезом білків», або з «транспортом через клітинну мембрану». Це свідчить, що саме ці функції були серед перших, які еволюціонували в ранніх клітинах.
Команда також реконструювала предкові версії таких генів за допомогою «обчислювальної еволюційної біології». В одному випадку відновлений білок зберіг здатність взаємодіяти з мембранами та апаратом синтезу білка, що натякає на механізми функціонування найперших клітин. Качар зазначає: «Універсальні паралоги дозволяють перетворити найглибші еволюційні невідомості на перевірювані наукові гіпотези».
Таким чином, давні дупліковані гени стають ключем до розуміння життя, яке передувало всьому сучасному біорізноманіттю, і формують міст між ранньою еволюцією та методами сучасної науки.