Veriga lipsă din evoluţia celulelor ar putea fi un ciudat microorganism subacvatic

Cercetătorii au descoperit un grup de microorganisme în sedimentele de la mare adâncime din Oceanul Atlantic care ar putea fi veriga lipsă din evoluția timpurie a vieții de pe Pământ.

Studiul lor se concentrează asupra uneia dintre cele mai importante întrebări din biologie: cum s-a produs evoluţia de la nişte celule simple, cum ar fi bacteriile, la organismele complexe, cum ar fi oamenii?

Izvoarele hidrotermale de pe fundul oceanelor ne ajută sa înţelegem evoluţia vieţii celulare. Credit: Centre for Geobiology (University of Bergen, Norway) – R.B. Pedersen

Autorii studiului, publicat în revista Nature, au analizat ADN-ul extras din sedimentele aflate pe fundul oceanului la o adâncime de peste 3.000 de metri. Analiza lor a relevat un nou grup de microorganisme denumite Lokiarchaeota, după numele „Castelului lui Loki”, un câmp de izvoare hidrotermale din mijlocul Atlanticului ce se află lângă locul unde au fost descoperite microorganismele.

Microorganismele Lokiarchaeota sunt importante deoarece ele ne oferă cele mai bune dovezi de până acum pentru legătura evolutivă dintre organismele unicelulare simple, numite procariote, și organismele având celule complexe denumite eucariote.

 

Structura celulei procariote. Credit wikipedia

Bacteriile sunt procariotele cele mai cunoscute și mai studiate. Cu toate acestea, organismele Lokiarchaeota aparţin unui grup foarte diferit de procariote denumit Archaea.

Acestea pot fi adeseori găsite în unele medii extreme şi deşi ele nu sunt atât de cunoscute ca bateriile, ele sunt cel puțin la fel de important ca acestea, dacă nu chiar mai mult. Din acelaşi grup mai fac parte bacteriile metanogene, care sunt mai bine cunoscute şi care au fost exploatate ca o sursă de energie regenerabilă.

Procariotele și eucariotele mult mai complexe reprezintă doua „ramuri” diferite din arborele filogenetic (arborele vieții). Este clar că procariotele au evoluat primele, încă din urmă cu patru miliarde de ani. Eucariotele au apărut mult mai târziu, probabil în urmă cu aproximativ două miliarde de ani.

Deoarece nu s-au descoperit microfosile prin care să putem urmări tranziția evolutivă de la procariote la eucariote, oamenii de ştiinţă analizează ADN-ul din organismele existente pentru a cerceta această problemă.

Deşi cercetătorii nu au reuşit să izoleze sau să cultive microorganisme Lokiarchaeota, ei au reuşit să identifice ADN-ul lor din mostrele sedimentare de pe fundul oceanului. Prin secvențierea ADN-ului și cu ajutorul unor calculatoare foarte performante, cercetătorii au putut sorta şi analiza mixtura de ADN din sedimentele marine.

Remarcabil, oamenii de ştiinţă au reuşit să obțină trei secvențe genomice reprezentative, una aproape completă. De asemenea, aceştia au ales mai multe gene importante din Lokiarchaeota pe care le-au comparat cu alte gene înrudite aparţinând procariotelor și eucariotelor.

Halobacteria face parte din grupul Archaea. Credit: NASA

În acest fel, cercetătorii au arătat că organismele Lokiarchaeota sunt cele mai apropiate rude unicelulare de eucariote care au fost descoperite până în prezent. Genomul lor conţine gene specifice eucariotelor cum ar fi cele implicate în diviziunea celulară.

Cu toate acestea, o diferență majoră între procariote și eucariote este aceea că eucariotele conţin organite celulare precum mitocondrii și cloroplaste.

Se crede că cele mai importante organite întâlnite la eucariote provin de la unele bacterii vechi. Noile dovezi obţinute de cercetători în acest sens sugerează cum s-a produs acest proces.

Cu miliarde de ani în urmă unele procariote „avansate”, având anumite caracteristici unice, strămoșii organismelor Lokiarchaeota, prin simbioză au reţinut unele bacterii pentru metabolismul energetic și fotosinteză, acestea devenind mitocondriile și cloroplastele din celulele eucariote moderne. Ele au fost primele celule eucariote.

Microorganismele Lokiarchaeota și, eventual, alte rude ale acestora ne pot oferi noi perspective privind evoluţia vieţii celulare. Secvenţierea genomului poate furniza indicii cu privire la modul prin care putem cultiva Lokiarchaeota.

Prin continuarea acestor cercetări se vor obţine în curând mai multe informații cu privire la aceste microorganisme unice din grupul Archaea.

Traducere şi adaptare după Strange microorganism under the sea may be missing link in evolution