Dziwny mikroorganizm może wyjaśnić wielki skok w historii życia na Ziemi
Zbadanie mikrobu żyjącego w głębi oceanu dało naukowcom wskazówki dotyczące początku złożoności komórek zwierząt i roślin.
Ten dziwaczny drobnoustrój wykryty na dnie Oceanu Spokojnego może pomóc wyjaśnić pochodzenie złożonego życia na Ziemi, czyli rozwiązać jedną z najgłębszych biologicznych tajemnic.
Naukowcy od dawna wiedzą, że musieli istnieć "prekursorzy" ewolucji, którzy zostawili ślad rozwoju wielokomórkowego. Jednak ślady kopalne pokazywały, że złożone komórki pojawiły się po prostu znikąd.
Nowo odkryty drobnoustrój, nazwany Prometearcheonem, okazał się być właśnie taką formą przejściową.
Niesamowite odkrycie
Ludzkie komórki są zbudowane z cytoszkieletów, czyli szkieletów z włókien. Rozszerzając niektóre włókna i rozbijając inne, komórki mogą zmieniać swój kształt, a nawet przesuwać się po powierzchniach. Organizmy, które posiadają podobne funkcje to eukarionty.
Przed ich powstaniem świat był domem dla bakterii i grupy małych, prostych organizmów zwanych archeonami. Bakterie i archeony nie mają jąder komórkowych, lizosomów, mitochondriów ani cytoszkieletów.
Biolodzy ewolucyjni od dawna zastanawiają się, w jaki sposób eukarionty mogły ewoluować z tak prostych prekursorów.
W 2015 r. Thijs Ettema z Uniwersytetu w Uppsali i jego koledzy odkryli fragmenty DNA w osadach odzyskanych z Oceanu Arktycznego. Fragmenty zawierały geny z gatunku archeonów, które wydawały się być blisko spokrewnione z eukariontami. Nazwano je Asgardarcheonami. Znaleziony gatunek posiadał wiele cech, które wcześniej znaleziono tylko u eukariontów.
Jednocześnie japońscy naukowcy z Narodowego Instytutu Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej w Tsukuba zdołali wyhodować bardzo podobny organizm w laboratorium. Trwało to… dekadę.
Projekt rozpoczął się w 2006 roku, kiedy naukowcy wyciągnęli osad z dna Oceanu Spokojnego. Początkowo mieli nadzieję na wyizolowanie drobnoustrojów, które jedzą metan, co byłoby użyteczne do oczyszczania ścieków.
Wydobyty osad zwierał wiele rodzajów drobnoustrojów. Do 2015 roku naukowcy wyodrębnili z niego nowe gatunki archeonów. Kiedy szwedzki zespół naukowców ogłosił wtedy odkrycie fragmentów DNA Asgardarcheonów, japońscy badacze byli w szoku. Wyhodowany przez nich żywy mikrob należał do tej samej grupy.
Następnie naukowcy podjęli bardziej staranne badania, aby zrozumieć nowy gatunek i powiązać go z ewolucją eukariontów. Wyhodowanego mikroba nazwano Prometheoarchaeum syntrophicum, na cześć Promoeteusza, który ulepił ludzi z gliny.
Kiedy badacze zbadali wnętrze tego organizmu, okazało się, że nie ma tam żadnych struktur, tylko białko i DNA.
Na podstawie żmudnych badań laboratoryjnych i obserwacji jego symbiotycznego - korzystnego dla obu stron - związku z bakterią towarzyszącą, naukowcy zaproponowali wyjaśnienie tego, jak Prometearcheon mógł rozwinąć się do bardziej skomplikowanych form.
Zaproponowali teorię, zgodnie z którą zaplątuje on przebywającą w pobliżu niego bakterię, która następnie zamienia się w organellę – strukturę wewnętrzną zwaną mitochondrią, która ma kluczowe znaczenie dla oddychania i produkcji energii.
– Organizm zjada aminokwasy poprzez symbiozę z inną bakterią. Dzieje się tak, ponieważ sam nie jest w stanie w pełni trawić aminokwasów i pozyskiwać energii – powiedział Masaru Nobu z japońskiego Narodowego Instytutu Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej.
Źródło: nytimes.com, japantimes.co.jp