Nova studija ukazuje da su preci eukariota iz grupe Asgard arheja mogli da tolerišu i koriste kiseonik, što pomaže u objašnjenju nastanka ćelija sa mitohondrijama. Istraživači sa UT Austin analizirali su preko 13.000 novih genoma morskih sedimenata i otkrili veću raznovrsnost Asgard arheja. Posebno je važno otkriće Heimdallarchaeia, koji poseduju proteine za oksidativni metabolizam, što sugeriše blisku ekološku povezanost sa alfaproteobakterijama koje su postale mitohondrije.
Kako su drevni mikrobi stvorili prve kompleksne ćelije: Asgard arheje i poreklo eukariota
These Microbes Fused Into Our First Complex CellsBSIP - Getty Images
Prve eukariotske ćelije — tip ćelija koji omogućava razvoj kompleksnog života — najverovatnije su nastale kada su se dve mikroskopske jedinice stopile u procesu poznatom kao endosimbioza. Nova studija dodatno pojašnjava kako je to bilo moguće, pokazujući da su preci eukariota iz grupe Asgard arheja mogli da tolerišu, pa čak i da koriste kiseonik.
Kratak istorijski kontekst
Pre oko četiri milijarde godina na Zemlji su jedino postojali prokarioti (arheje i bakterije), a atmosfera nije sadržala slobodan kiseonik. Nekoliko milijardi godina kasnije dogodio se tzv. Veliki oksidacioni događaj, nakon kojeg su se u stenskim zapisima pojavili mikrofosili eukariota. To ukazuje da je rast koncentracije kiseonika bio važan za pojavu složenih ćelija.
Paradoks mitohondrija
Eukarioti imaju unutrašnje organele, među kojima su mitohondrije — vrlo efikasni proizvođači energije koji koriste kiseonik. Ako su prvi arheje i bakterije živeli u različitim oksidacionim uslovima, kako je došlo do simbioze između njima koja je dovela do mitohondrija?
Otkrće Asgard arheja i novo rešenje
Godine 2015. otkrivene su arheje iz grupe Asgard (Lokiarchaeota i srodne linije), koje se smatraju najbližim živim rođacima eukariota. U najnovijoj studiji, naučnici sa Univerziteta Teksas u Austinu analizirali su preko 13.000 novih genoma iz morskih sedimenata i udvostručili poznatu raznovrsnost Asgard arheja.
Brett Baker (UT Austin) navodi da su najbliže grane Asgarda eukariotima pronađene u oksigenim sredinama poput plitkih priobalnih sedimenata i vodenog stuba, i da poseduju metaboličke puteve koji koriste kiseonik.
Ko su Heimdallarchaeia i zašto su važni?
Analiza filogenetskog stabla i genoma ukazala je da grupa nazvana Heimdallarchaeia ima proteine pogodnije za oksidativni metabolizam, slične onima kod eukariota. To znači da su neki Asgard preci verovatno bili sposobni da žive u prisustvu kiseonika ili da ga iskorišćavaju, čime se uklanja raniji kontradikcioni scenario u kome su partneri u endosimbiozi živeli u potpuno različitim uslovima.
Metodologija
Tim je prikupio uzorke morskih sedimenata, izolovao DNK i rekonstruisao više od 13.000 genoma. Među tim podacima pronađeni su brojni novi Asgard genomii koji su omogućili detaljniju rekonstrukciju evolucije i metaboličkih sposobnosti ovih arheja.
Šta ovo znači za razumevanje porekla kompleksnog života
Otkriće da su neki Asgard preci mogli da koriste kiseonik približava naučnike rešavanju pitanja kako su se mitohondrija i eukariotske ćelije uopšte pojavile. Umesto dramatično različitih staništa, moguće je da su prekursori eukariota i bakterijski partneri delili slične, oksidativno povoljne niše, što je olakšalo uspostavljanje simbioze i kasniju evoluciju mitohondrija.
Zaključak: Studija objavljena u časopisu Nature i vođena istraživačima sa UT Austin-a daje snažne dokaze da su neki Asgard arheje imali metaboličke puteve koji uključuju kiseonik, čime se značajno obogaćuje priča o nastanku eukariota i mitohondrija.
Pomozite nam da budemo bolji.
