Badania te pozwalają lepiej zrozumieć, jak miliardy lat temu z prostych, mikrobialnych przodków, ewoluowały złożone komórki, do których należą rośliny, grzyby oraz zwierzęta, w tym również człowiek.

"Udało nam się odkryć mikroorganizm, który można opisać jako brakujące ogniwo w ewolucji złożonych komórek. Wszystkie książki do biologii zaczynają się od rysunków prostej komórki bakteryjnej i złożonej komórki roślinnej czy zwierzęcej. Mówiąc w skrócie, my mamy coś pomiędzy nimi" - poinformowała PAP jedna z autorek publikacji, badaczka ewolucji mikroorganizmów pracująca na uniwersytecie w Uppsali, Katarzyna Zaremba-Niedźwiedzka.

Podstawową cegiełką budulcową wszystkich organizmów na naszej planecie jest komórka. Komórki mikrobialne są małe i o prostej budowie, zaś komórki, z których zbudowane są większe organizmy, takie jak rośliny i zwierzęta, są dużo większe i bardziej skomplikowane. Powstanie tych złożonych komórek długi czas było dla naukowców zagadką.

Grupa badaczy z Uniwersytetu w Uppsali (Szwecja), we współpracy z naukowcami z uniwersytetów w norweskim Bergen oraz specjalistami z Wiednia odkryła teraz nowy mikroorganizm - archeona, który stanowi brakujące ogniwo w ewolucji złożonych komórek z prostych form.

Archeony odkrył w latach 70. znany biolog Karl Woese. Wykazał on, że istnieje nowa, zupełnie nieznana dotąd grupa mikroorganizmów, tworząca oddzielną gałąź drzewa życia. Jego odkrycie stanowiło w swoim czasie całkowite zaskoczenie dla naukowców. Komórki archeonów były małe i nieskomplikowane, w czym przypominały bakterie, ale okazały się bliżej spokrewnione z organizmami posiadającymi złożony typ komórek, tzw. eukariotami.

Od tej pory pojawiły się hipotezy powstania komórek eukariotycznych z archeonów, zagadką pozostawało jednak ewolucyjne przejście między prostą a złożoną komórką. W artykule opublikowanym w tym tygodniu w Nature, badacze z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, wraz ze współpracownikami z uniwersytetów w Bergen (w Norwegii) i w Wiedniu (w Austrii), opisują odkrycie nowej grupy archeonów, Lokiarchaeota (w skrócie "Loki"), które okazują się brakującym ogniwem w ewolucji eukariotów.

"Zagadka pochodzenia komórki eukariotycznej jest niezwykle skomplikowana, nadal brakuje wielu elementów układanki. Mieliśmy nadzieję, że Loki uchyli rąbka tajemnicy, ale kiedy uzyskaliśmy pierwsze wyniki, nie mogliśmy uwierzyć własnym oczom. Dane były po prostu spektakularne" – cieszy się kierujący zespołem badawczym Thijs Ettema z Wydziału Biologii Komórki i Biologii Molekularnej Uniwersytetu w Uppsali.

"Badając genom Loki uświadomiliśmy sobie, że stanowi on pośrednią formę między prostymi komórkami bakterii i złożonymi komórkami organizmów eukariotycznych" – mówi Ettema.

Kiedy genom Loki umieszczono w drzewie pokrewieństw, interpretacja się potwierdziła. "W naszych analizach Loki występuje obok organizmów eukariotycznych" – stwierdza Lionel Guy, pracownik naukowy Uniwersytetu w Uppsali, zaangażowany w badania.

"Okazało się też, że Loki zawiera wiele genów, które występują tylko u eukariotów, co sugeruje, że złożoność komórkowa pojawiła się na wczesnym etapie ewolucji organizmów eukariotycznych" – tłumaczy pierwsza autorka publikacji, Anja Spang z uppsalskiego uniwersytetu.

Nazwa Lokiarchaeota pochodzi od niegościnnej okolicy, w której znaleziono ten organizm, na głębokości 2 352 m, niedaleko Zamku Loki (Loki’s Castle), jak nazywa się system hydrotermalny na grzbiecie śródatlantyckim pomiędzy Grenlandią i Norwegią.

"Kominy hydrotermalne to systemy wulkaniczne położone na dnie oceanu. Osady, w których znaleziono Loki znajdują się pod wpływem aktywności wulkanicznej, ale panuje tam niska temperatura" – opowiada Steffen Jørgensen z Uniwersytetu w Bergen, który był zaangażowany w pobieranie próbek.

"W ekstremalnych środowiskach żyje całe bogactwo mikroorganizmów, najczęściej zupełnie nieznanych, które nazywamy mikrobiologiczną ciemną materią" – mówi Jimmy Saw, współautor pracujący na uniwersytecie w Uppsali. "Mamy teraz dostęp do nowych technik, które umożliwiają nam badanie tej ciemnej materii" – dodaje Katarzyna Zaremba-Niedźwiedzka z Uniwersytetu w Uppsali.

Ettema i jego zespół mają nadzieję dowiedzieć się więcej o tym, jak powstały złożone komórki eukariotyczne, badając "mikrobiologiczną ciemną materię" przy pomocy nowych metod.

"W pewnym sensie jesteśmy dopiero na początku drogi. Jest jeszcze dużo do odkrycia i jestem przekonany, że będziemy zmuszeni zrewidować podręczniki biologii w najbliższej przyszłości" – podsumowuje Ettema. (PAP)

zan/ krf/