Nova analiza oko 15 TB okolišnog DNK i rekonstrukcija preko 13.000 genoma otkriva da su Asgard arhee, naročito Heimdallarchaeia, nosile gene povezane sa aerobnom respiracijom. Istraživači su koristili i AlphaFold2 za potvrdu struktura proteina. Nalaz sugeriše da je predak eukariota mogao tolerisati i koristiti kiseonik mnogo ranije nego što se verovalo, što olakšava objašnjenje spajanja arhee i bakterije u poreklu složenih ćelija.
Drevni 'Asgard' mikrobi možda su koristili kiseonik pre nego što je bio rasprostranjen — novi uvid u poreklo složenog života
Scientists recently captured detailed images of an Asgard archaeon, an evolutionarily ancient microbe that may have been key to the emergence of complex life on Earth. | Credit: © Thiago Rodrigues-Oliveira, Univ. Wien
Pre više od 2 milijarde godina, dugo pre nego što je atmosfera Zemlje bila bogata kiseonikom, jedna izdržljiva grupa mikroba možda je već razvila sposobnost da koristi taj gas — što menja način na koji zamišljamo nastanak složenih ćelija.
Šta su istraživači otkrili
U velikoj genetskoj analizi morskih sedimenata i vode, istraživači su obradili oko 15 terabajta okolišnog DNK i rekonstruisali više od 13.000 mikrobnih genoma. Među stotinama sekvenci pripadnika Asgard arhea, posebno su se istakle grupe bliske eukariotima — naročito Heimdallarchaeia — koje nose gene povezane sa aerobnom respiracijom i enzimima za detoksikaciju produkata kiseonika.
Metode i potvrda
Uz standardne metode metagenomike, tim je koristio i alat za predviđanje strukture proteina, AlphaFold2, kako bi ojačao interpretaciju funkcionalnih gena. Uzorkovanje je obavljeno u Bohajskom moru (~30,5 m) i u Guaymas basenu (~2.000 m), što je pomoglo da se obuhvate raznoliki uslovi — od plitkih obala do dubokih sedimenata.
Brett Baker, koautor studije: "Najbliži rođaci eukariota često se nalaze u mestima sa kiseonikom i imaju metaboličke puteve koji ga koriste. To sugeriše da je i naš zajednički predak mogao imati takve procese."
Zašto je ovo važno
Jedno od najvećih pitanja u biologiji odnosi se na to kako je jednostavna arhea mogla postati dom za bakteriju koja je evoluirala u mitohondriju — organelu koja koristi kiseonik za efikasnije stvaranje energije. Ako su preci eukariota već imali sposobnost da podnose i koriste kiseonik, to olakšava objašnjenje kako je takav savez nastao.
Iako većina današnjih Asgard arhea živi u niskooksigenim sredinama, ovo istraživanje pokazuje da evolucioni put ka toleranciji i korišćenju kiseonika može biti stariji i rašireniji nego što se mislilo. Autori upozoravaju da su potrebne dodatne studije da bi se potvrdile funkcije proteina u laboratorijskim uslovima i da bi se bolje razumeli ekološki uslovi u kojima je došlo do ključnog spajanja arhee i bakterije.
Zaključak: Novi genomni podaci i predviđanja proteinskih struktura podupiru ideju da su neki Asgard preci mogli koristiti kiseonik pre nego što je on postao dominantan u atmosferi — nalaz koji olakšava scenarij nastanka eukariota i otvara nova pitanja o ranim fazama evolucije života.
Pomozite nam da budemo bolji.
