Το
μικρόβιο Prometheoarchaeum
syntrophicum (όνομα
προς τιμήν του Προμηθέα, του θεού των αρχαίων Ελλήνων που έδωσε τη φωτιά στον
άνθρωπο). An organism living in ocean muck offers clues to the
origins of the complex cells of all animals and plants. A scanning electron
microscopy image of Prometheoarchaeum syntrophicum, a microbe scientists found
at the bottom of the ocean. It is closely linked to more complex life. Credit: Hiroyuki
Imachi, Masaru K. Nobu and JAMSTEC
Ένα
περίεργο μικρόβιο που ανακαλύφθηκε στον πυθμένα του Ειρηνικού Ωκεανού ίσως
βοηθήσει να δοθεί εξήγηση όσον αφορά στην προέλευση της πολύπλοκης ζωής στον
πλανήτη και να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας, ανέφεραν
επιστήμονες την Τετάρτη, όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα των New York Times.
Δύο
δισεκατομμύρια χρόνια πριν, απλά κύτταρα έφεραν εμφάνιση πολύ πιο πολύπλοκων
κυττάρων- και βιολόγοι καταβάλλουν εδώ και δεκαετίες προσπάθειες να
διαπιστώσουν πώς συνέβη αυτό.
Οι
επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι στον δρόμο της εξέλιξης πρέπει να
υπήρξαν προκάτοχοι, αλλά, φαίνεται από απολιθώματα, πολύπλοκα κύτταρα
εμφανίστηκαν από το πουθενά.
Το
νέο αυτό είδος, ονόματι Prometheoarchaeum,
φαίνεται να αποτελεί μια μεταβατική μορφή, βοηθώντας να εξηγηθεί η προέλευση
όλων των ζώων, φυτών, μυκήτων και – φυσικά- ανθρώπων. Η σχετική έρευνα
παρουσιάστηκε στο Nature.
Τα
κύτταρά μας είναι γεμάτα με «δοχεία»: Αποθηκεύουν DNA στον πυρήνα, για παράδειγμα, και παράγουν
καύσιμο στα μιτοχόνδρια. Επίσης, καταστρέφουν παλιές πρωτεΐνες μέσα σε
μικροσκοπικές «μηχανές», τα λυσοσώματα.
Τα
κύτταρά μας επίσης φτιάχνουν έναν «σκελετό» τον οποίο μπορούν να τροποποιούν,
κάτι που τους επιτρέπει να αλλάζουν το σχήμα τους και να μετακινούνται πάνω σε
επιφάνειες.
Τα
είδη που μοιράζονται αυτά τα πολύπλοκα κύτταρα είναι γνωστά ως ευκαρυώτες, και
κατάγονται όλα από έναν κοινό πρόγονο, που έζησε περίπου δύο δισεκατομμύρια
χρόνια πριν. Πριν, στον κόσμο υπήρχαν μόνο βακτήρια και μικροί, απλοί
οργανισμοί γνωστοί ως αρχαία. Τα βακτήρια και τα αρχαία δεν έχουν πυρήνες,
λυσοσώματα, μιτοχόνδρια ή σκελετούς.
Οι
εξελιτικοί βιολόγοι αναρωτιούνταν για πολύ καιρό σχετικά με το πώς μπορεί να
προέκυψαν ευκαρυώτες από τόσο απλούς προκατόχους. Κάποια στιγμή διαπιστώθηκε
πως τα μιτοχόνδρια στο μακρινό παρελθόν ήταν βακτήρια που ζούσαν ελεύθερα, και
με κάποιον τρόπο τραβήχτηκαν μέσα σε άλλα κύτταρα. Το 2015 ο Θιτς Ετέμα του
Πανεπιστημίου της Ουψάλα στη Σουηδία και συνάδελφοί του ανακάλυψαν τμήματα DNA σε ιζήματα από τον Αρκτικό Ωκεανό. Τα
τμήματα αυτά περιείχαν γονίδια από ένα είδος αρχαίων που φαινόταν να συνδέεται
με τους ευκαρυώτες.
Cultivation of
Asgard archaea brings us closer to understanding how complex life evolved. A
false-coloured electron-microscopy image of an archaeon cultured in the lab. Credit:
Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu and JAMSTEC
Ο
Ετέμα και οι συνάδελφοί του τα ονόμασαν αρχαία Ασγκάρντ (από την Ασγκάρντ,
κατοικία των θεών της σκανδιναβικής μυθολογίας). DNA από αυτά τα μικρόβια βρέθηκε σε έναν
ποταμό στη Βόρεια Καρολίνα, σε θερμές πηγές στη Νέα Ζηλανδία και σε άλλα σημεία
του κόσμου.
Τα
αρχαία Ασγκάρντ βασίζονται σε έναν αριθμό γονιδίων που προηγουμένως είχαν
βρεθεί μόνο σε ευκαρυώτες- και φάνταζε δυνατόν αυτά τα μικρόβια να
χρησιμοποιούσαν αυτά τα γονίδια για τους ίδιους σκοπούς, ή για κάτι άλλο.
Ο
Μασάρου Νόμπου, μικροβιολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένων Βιομηχανικών
Επιστημών και Τεχνολογίας στην Τσουκούμπα της Ισπανίας και συνάδελφοί του
καλλιέργησαν αυτούς τους οργανισμούς σε ένα εργαστήριο, σε μια προσπάθεια που
κράτησε πάνω από μια δεκαετία.
Τα
μικρόβια, που έχουν προσαρμοστεί στη ζωή στον κρύο πυθμένα του ωκεανού, βιώνουν
τη ζωή σε «slow
motion»: Το Prometheoarchaeum μπορεί να χρειαστεί μέχρι και 25 ημέρες
για να χωριστεί στα δύο.
The Shinkai 6500,
which traveled to the bottom of the ocean to retrieve sediment samples of
Prometheoarchaeum. The microbe has a slow-motion life on the nutrient-deprived
seafloor. Credit: JAMSTEC
Το
εγχείρημα άρχισε το 2006, όταν επιστήμονες έβγαλαν ιζήματα από τον πυθμένα του
Ειρηνικού Ωκεανού. Αρχικά ήλπιζαν να απομονώσουν μικρόβια που τρέφονται με
μεθάνιο. Στο εργαστήριο προσομοίωσαν τις συνθήκες του πυμένα, βάζοντας ίζημα σε
θάλαμο χωρίς οξυγόνο. Στη συνέχεια έβαλαν μέσα μεθάνιο και αφαίρεσαν αέρια που
θα μπορούσαν να σκοτώσουν τα μικρόβια.
Η
λάσπη περιείχε πολλά είδη μικροβίων, ωστόσο μέχρι το 2015 οι επιστήμονες είχαν
απομονώσει ένα ενδιαφέρον νέο είδος αρχαίων. Η ανακοίνωση του Ετέμα και των
συναδέλφων του περί ανακάλυψης DNA
αρχαίων Ασγκάρντ προκάλεσε έκπληξη στους Ιάπωνες: Το νέο τους, ζωντανό μικρόβιο
ανήκε σε αυτή την ομάδα. Ακολούθησαν έρευνες για την καλύτερη κατανόηση του
νέου είδους και τη σύνδεσή του με την εξέλιξη των ευκαρυωτών. Το μικρόβιο
ονομάστηκε Prometheoarchaeum syntrophicum προς τιμήν του Προμηθέα- του τιτάνα της
ελληνικής μυθολογίας που έδωσε στους ανθρώπους τη φωτιά, αφού πρώτα τους έπλασε
από πηλό.
Prometheoarchaeum
begins as a tiny sphere, sprouting long, branching tentacles and releasing
membrane-covered bubbles over the course of months. Credit: Hiroyuki Imachi, Masaru K. Nobu and
JAMSTEC
Το
Prometheoarchaeum
αποδείχτηκε πως είχε περίεργα χαρακτηριστικά: Αρχίζει ως μικροσκοπική σφαίρα,
αλλά με το πέρασμα των μηνών απλώνει πλοκάμια και απελευθερώνει έναν «στολίσκο»
καλυμμένων με μεμβράνη φυσαλίδων. Επίσης, στο εσωτερικό δεν υπήρχε δομή- μόνο DNA και πρωτεΐνες.
Η
ανακάλυψη αυτή υποδεικνύει πως οι πρωτεΐνες τις οποίες οι ευκαρυώτες
χρησιμοποίησαν για τη δημιουργία πολύπλοκων κυττάρων άρχισαν κάνοντας άλλα
πράγματα, και ανέλαβαν αργότερα άλλες δουλειές. Πλέον ο Νόμπου και οι
συνάδελφοί του ψάχνουν να βρουν ποιες ήταν αυτές.
Πριν
την ανακάλυψη του Prometheoarchaeum,
κάποιοι ερευνητές είχαν τη θεωρία πως οι πρόγονοι των ευκαρυωτών ζούσαν ως
θηρευτές, καταβροχθίζοντας μικρότερα μικρόβια. Ωστόσο το Prometheoarchaeum δεν μοιάζει με κάτι τέτοιο: Το μικρόβιο
έχει βρεθεί προσκολλημένο στις πλευρές βακτηρίων ή άλλων αρχαίων, και, αντί να
κυνηγά θηράματα, φαίνεται να ζει καταναλώνοντας τμήματα πρωτεϊνών στο
περιβάλλον του. Οι «σύντροφοί» του ζουν από τα απόβλητά του, και με τη σειρά
τους του παρέχουν βιταμίνες και άλλες απαραίτητες ουσίες.
Καθώς
ο Νόμπου και η ομάδα του συνεχίζουν τη μελέτη του, αναζητούν και «συγγενείς»
του στον πυθμένα του ωκεανού. «Ελπίζουμε πως αυτό θα μας βοηθήσει να
κατανοήσουμε τους εαυτούς μας καλύτερα» είπε ο Νόμπου.
Πηγές:
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1916-6
- https://www.nytimes.com/2020/01/15/science/cells-eukaryotes-archaea.html
- https://www.huffingtonpost.gr/entry/anakaleftheke-mikrovio-poe-isos-exeyei-ten-proeleese-ton-poleplokon-morfon-zoes-ste-ye_gr_5e206bdec5b673621f719b53?utm_hp_ref=gr-episteme%C2%A0
