Novo istraživanje identifikovalo je dosad nepoznate linije Asgard arheja u plitkim priobalnim sedimentima koje pokazuju toleranciju prema kiseoniku i sadrže proteine slične eukariotnim enzimima za metabolizam kiseonika. Studija, zasnovana na stotinama novih genoma i predviđanjima struktura proteina pomoću veštačke inteligencije, sugeriše da su preci eukariota mogli koristiti kiseonik pre spajanja sa bakterijama. Autori naglašavaju potrebu za laboratorijskom potvrdom i kultivisanjem Asgard mikroba kako bi se potvrđivale genomske pretpostavke.
Otkriveni Asgard Mikrobi U Priobalnim Sedimentima — Novi Dokazi Da Su Preci Eukariota Koristili Kiseonik
Asgard microbes were found in shallow coastal sediments off the coast of Uruguay. - Monika Naranjo-Shepard/Schmidt Ocean Institute
Novo istraživanje objavljeno 18. februara u časopisu Nature donosi značajne dokaze da su neke grupe Asgard arheja — mikrobe koje se smatraju najbližim živim rođacima eukariota — pronađene u plitkim priobalnim sedimentima i da su neke od njih tolerantne na kiseonik ili ga čak koriste za stvaranje energije.
Asgard arheje su superfilum nazvan po mitskom carstvu nordijskih bogova. Prvi članovi te grupe otkriveni su 2015. blizu podvodnog vulkana nazvanog Loki's Castle, a kasnije su otkrivene i linije nazvane po drugim nordijskim bićima, kao što je Heimdallarchaeia. Ove arheje su privukle pažnju jer sadrže gene i proteine koji podsećaju na one u eukariotima — organizmima čije ćelije imaju jedro i mitohondrije.
Šta su naučnici otkrili?
Tim na čelu sa Brettom Bakerom sa Univerziteta Teksas u Ostinu analizirao je stotine novih genomskih sekvenci prikupljenih iz različitih staništa, od dubokih hidrotermalnih proreza do plitkih priobalnih sedimenta. Na osnovu poređenja genoma istraživači su izgradili detaljnije stablo života za Asgard superfilum i identifikovali ranije nepoznate linije mikroba koje se nalaze u kiseoničnim ili delimično kiseoničnim uslovima.
Asgard microbes were found in mud samples taken from the Guaymas Basin in the Gulf of California. - Brett Baker/National Science Foundation
Analiza je otkrila grupe proteina kod nekih pripadnika Heimdall grupe koje su strukturno slične eukariotnim proteinima uključenim u metabolizam kiseonika i efikasnu proizvodnju energije. Pritom je tim koristio i modele veštačke inteligencije da predvidi trodimenzionalne strukture tih proteina, što je pomoglo da se procene njihove moguće funkcije.
„To što su neki Asgardi, naši preci, bili sposobni da koriste kiseonik, veoma dobro uklapa ovu priču“, rekao je Baker. „Kiseonik se pojavio u okruženju, Asgardi su se prilagodili. Pronašli su energetske prednosti u korišćenju kiseonika, a zatim su evoluirali u eukariote.“
Zašto je to važno?
Prethodna dominantna hipoteza je bila da su eukariote nastale kada je jednostavna anaerobna arheja udružila snage sa bakterijom koja je koristila kiseonik, što je dovelo do nastanka mitohondrija. Novo otkriće sugeriše da su neki Asgard predstavnici možda već imali enzimatske i proteinske komponente za rad u prisustvu kiseonika pre tog ključnog susreta, što bi olakšalo njihov kontakt i udruživanje sa bakterijama.
Ipak, autori i nezavisni stručnjaci upozoravaju da su zaključci zasnovani na genetskim predviđanjima i modelima: potrebne su laboratorijske potvrde funkcionalnosti otkrivenih proteina i direktne kulture Asgard mikroba kako bi se utvrdilo da li zaista koriste kiseonik na način koji su predložili genomskI podaci.
The research submersible Alvin was used to search the deep ocean for Asgard microbes. - Brett Baker/National Science Foundation
Metode i ograničenja
Istraživanje je kombinovalo veliko sekvenciranje DNK, filogenetske analize i predviđanje strukture proteina pomoću veštačke inteligencije. Autori napominju da su moderni predstavnici Asgarda evoluirali tokom milijardi godina i da mogu imati metaboličke osobine koje se razlikuju od onih iz daleke praistorije. Stoga rezultati osvetljavaju mogućnosti i trendove, ali ne mogu direktno rekonstruisati tačan metabolički profil predaka pre skoro 2 milijarde godina.
Zaključak i naredni koraci
Otkrivanje oksigen-tolerantnih Asgard linija u priobalnim staništima podržava ideju da su rane faze eukariogeneze mogle da se odvijaju u delimično oksigenisanim priobalnim sredinama. Sledeći koraci uključuju merenja koncentracije kiseonika u staništima gde se nalaze Asgardi, kultivisanje ovih mikroba u laboratoriji i direktno ispitivanje funkcije otkrivenih proteina kako bi se potvrdile genomske predikcije.
„Razumevanje kako su nastali eukarioti predstavlja ogroman prelaz u evoluciji života na Zemlji. To što smo pronašli tragove kiseonika kod naših bliskih predaka, kod Asgarda, lepo uklapa tu slagalicu“, zaključuje Baker.
Pomozite nam da budemo bolji.
