地球上所有生命被认为共享一个约40亿年前的共同祖先，即“最后普遍共同祖先”（LUCA）。既有研究显示，细胞膜、DNA基因组等现代生物的多项基础特征在LUCA时期已出现。研究人员指出，若要进一步解释这些基础特征最初如何形成，需要获得LUCA之前更早阶段的演化信息。

《Cell Genomics》近日发表的一篇论文中，奥伯林学院的Aaron Goldman、麻省理工学院的Greg Fournier以及威斯康星大学麦迪逊分校的Betül Kaçar提出了一种用于追溯LUCA之前演化记录的研究思路。Goldman在文中表示，尽管LUCA是目前可用演化方法研究的最古老生物体，但其基因组中部分基因可能更为古老。

论文将关注点放在一种被称为“普遍同源基因”的基因家族上。研究人员解释，同源基因是指同一基因组内存在多个成员的基因家族，通常由DNA复制错误引发的基因重复产生，随后各拷贝在漫长时间尺度上逐步演化出不同特征。论文以人类基因组中的血红蛋白基因为例指出，多个血红蛋白基因版本源自约8亿年前的单一拷贝古老球蛋白基因。

与一般同源基因不同，“普遍同源基因”被描述为一种罕见且特殊的类型：它们在所有或几乎所有现存生物的基因组中至少保留两个拷贝。作者据此认为，这种广泛分布意味着相关基因的复制事件发生在LUCA之前，并在其后代中被继承并延续至今，从而为更早期的演化事件提供证据。

作者在论文中对已知的普遍同源基因进行了综述，并指出这些基因家族目前均与两类功能相关：蛋白质生成过程，或不同分子跨越细胞膜的运输过程。研究人员据此提出，这两类细胞特征可能属于生命早期演化中较早形成的关键特征。

论文同时建议对这些古老祖先基因开展更细致的刻画。Goldman所在的奥伯林实验室研究了一个与将酶及其他蛋白质嵌入细胞膜相关的普遍同源基因家族，并利用进化生物学与计算生物学常用方法重建其祖先蛋白。研究团队报告称，该更为简单的古老蛋白版本仍能执行结合膜以及结合蛋白质合成机制等功能，可能有助于在早期细胞膜中植入较简单的蛋白质。

作者表示，尽管目前已知的普遍同源基因数量有限，但其可能包含关于LUCA之前生命状态的重要信息。Fournier在文中称，这些基因的历史为理解最早细胞谱系提供了关键信息来源。研究团队并提出，随着计算工具持续进步，研究人员或可发现新的普遍同源基因家族，并更系统地描述其古老祖先，从而逐步绘制LUCA之前更细致的演化图景。Kaçar在文中表示，通过追踪普遍同源基因，有望将生命早期演化问题与现代研究工具相连接，并将相关未知转化为可检验的发现。