Mikrob znaleziony w błotnistych głębinach Oceanu Spokojnego nie wygląda niczym innym niż kropelka z mackami. Jednak według tego nowego badania ten mało skromny organizm może kryć tajemnice ewolucji pierwszych wielokomórkowych form życia.
Na długo przed istnieniem złożonych organizmów na świecie żyły proste jednokomórkowe organizmy, archeony i bakterie. Między 2 a 1,8 miliarda lat temu mikroorganizmy te zaczęły ewoluować, prowadząc do pojawienia się bardziej złożonych form życia zwanych eukariotami, grupy obejmującej ludzi, zwierzęta, rośliny i grzyby. Ale ta niesamowita podróż, podczas której życie zmieniło się z pływających kropelek w chodzenie (a w niektórych przypadkach w myślenie i czucie) zwierząt, jest wciąż słabo poznana.
Naukowcy wcześniej postawili hipotezę, że grupa drobnoustrojów zwanych archaeami Asgardu była bardzo poszukiwanymi przodkami eukariontów, ponieważ, zgodnie z oświadczeniem, zawierają geny podobne do ich złożonych odpowiedników. Aby przeanalizować, jak wyglądały te mikroby i jak mogło dojść do tego przejścia, grupa naukowców w Japonii spędziła dekadę, zbierając i analizując błoto z dna Grzbietu Ominy u wybrzeży Japonii.
Zespół trzymał próbki błota - i zawarte w nich mikroorganizmy - w specjalnym bioreaktorze w laboratorium, który naśladował warunki głębokiego morza, w którym je znaleziono. Wiele lat później zaczęli izolować mikroorganizmy w próbkach. Według New York Times początkowym celem naukowców było znalezienie drobnoustrojów, które jedzą metan i które mogłyby oczyścić ścieki. Ale kiedy odkryli, że ich próbki zawierały wcześniej nieznany szczep archeonów Asgardu, postanowili je przeanalizować i wyhodować w laboratorium.
Nazwali nowo znaleziony szczep archeonów Asgardu Prometheoarchaeum syntrophicum według greckiego boga Prometeusza, który podobno stworzył ludzi z błota. Okazało się, że archeony te były stosunkowo powolnymi hodowcami, a ich liczba podwoiła się co 14–25 dni.
Ich analiza to potwierdziła P. syntrophicum miał wiele genów, które przypominały geny eukariotów. Rzeczywiście, geny te zawierały instrukcje tworzenia niektórych białek znajdujących się w tych mikrobach; ale białka, zgodnie z oczekiwaniami, nie stworzyły żadnych struktur podobnych do organelli, takich jak te znalezione w eukariotach.
Odkryli również, że drobnoustroje mają na zewnątrz długie, rozgałęzione, podobne do macek wypustki, które można wykorzystać do wyłapywania przechodniów. W rzeczywistości zespół odkrył, że drobnoustroje miały tendencję do przywierania do innych bakterii w naczyniach laboratoryjnych.
Autorzy proponują hipotezę dotyczącą tego, co działo się w tych starożytnych wodach: około 2,7 miliarda lat temu tlen zaczął gromadzić się na naszej planecie. Ale żyjąc tak długo w świecie bez tlenu, pierwiastek ten okazałby się toksyczny dla P. syntrophicum, autorzy wyjaśnili w filmie.
Więc… P. syntrophicum może opracowano nową adaptację: sposób na nawiązanie współpracy z bakteriami tolerującymi tlen. Te bakterie dawałyby P. syntrophicum niezbędne witaminy i związki do życia, a z kolei żerowanie na odpadach archeonów.
Gdy poziomy tlenu wzrosły jeszcze bardziej, P. syntrophicum mógł stać się bardziej agresywny, porywając przechodzące bakterie dzięki swoim długim strukturom przypominającym macki i internalizując je. W środku P. syntrophicum, bakterie te mogły ostatecznie przekształcić się w organelle wytwarzające energię, które są kluczem do przetrwania eukariotów: mitochondriów.
Sukces zespołu w kultywowaniu Prometheoarchaeum po ponad dekadzie wysiłków stanowi ogromny przełom w dziedzinie mikrobiologii, „Christa Schleper i Filipa L. Sousa, obaj badacze z Uniwersytetu Wiedeńskiego, którzy nie byli zaangażowani w badania, napisali w towarzyszącym artykule w czasopiśmie Nature.” wyznacza podstawy do wykorzystania technik molekularnych i obrazowania w celu dalszego wyjaśnienia metabolizmu Prometheoarchaeum i rola w biologii komórek archeologicznych ”.
Odkrycia zostały opublikowane 15 stycznia w czasopiśmie Nature.
