Μελέτη διαπιστώνει ότι οι γιγάντιοι ιοί βοήθησαν στη δημιουργία των πρώτων σύνθετων κυττάρων

Για δεκαετίες, η ιστορία του πώς προέκυψε η σύνθετη ζωή στη Γη περιγραφόταν ως μια συνεργασία μεταξύ δύο μικροοργανισμών: ενός αρχαίου που λειτούργησε ως ξενιστής και ενός βακτηρίου που έγινε το μιτοχόνδριο. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε την Τετάρτη στο Nature ανατρέπει αυτή την αφήγηση, διαπιστώνοντας ότι ο πρόγονος όλων των ζώων, των φυτών, των μυκήτων και των πρωτιστών άντλησε το γονιδίωμά του από ένα ευρύτερο καστ χαρακτήρων — συμπεριλαμβανομένων επιπλέον βακτηριακών ομάδων και γιγάντιων ιών.irbbarcelona+2

Μια πολυπληθής σκηνή

Η έρευνα, με επικεφαλής τον Δρ. Toni Gabaldón από το IRB Barcelona και το Barcelona Supercomputing Center, χρησιμοποίησε τον υπερυπολογιστή MareNostrum για περισσότερα από πέντε χρόνια για να ανασυνθέσει το πρωτεόμωμα του τελευταίου κοινού ευκαρυωτικού προγόνου, γνωστού ως LECA. Ανιχνεύοντας τις εξελικτικές ιστορίες χιλιάδων οικογενειών γονιδίων σε ζωντανούς ευκαρυώτες, η ομάδα εντόπισε συνεισφορές από βακτηριακές γενεαλογίες πέρα από τον μιτοχονδριακό πρόγονο.eurekalert+1

Δύο βακτηριακές ομάδες άφησαν ιδιαίτερα ισχυρό αποτύπωμα: οι Myxococcota, οι οποίοι ενδέχεται να συνέβαλαν με γονίδια που σχετίζονται με τον μεταβολισμό των λιπιδίων, και οι Planctomycetota, οι οποίοι φαίνεται να συνδέονται με την ανάπτυξη εσωτερικών κυτταρικών διαμερισμάτων — ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των ευκαρυωτικών κυττάρων. Οι αναλύσεις υποδηλώνουν ότι αυτές οι συνεισφορές έφτασαν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Οι Planctomycetota αντιπροσωπεύουν ένα παλαιότερο σήμα, ενώ οι Myxococcota και ο μιτοχονδριακός πρόγονος εμφανίζονται πιο κοντά χρονικά.irbbarcelona+1

"Για πολύ καιρό, εξηγούσαμε την προέλευση των σύνθετων κυττάρων ως μια ιστορία με δύο κύριους πρωταγωνιστές: ένα αρχαίο και το βακτήριο που δημιούργησε το μιτοχόνδριο", δήλωσε ο Gabaldón σε ανακοίνωσή του. "Η μελέτη μας υποδηλώνει ότι αυτή η αφήγηση είναι ελλιπής και ότι υπήρχαν περισσότεροι δρώντες στη σκηνή, συμπεριλαμβανομένων άλλων βακτηριακών ομάδων και γιγάντιων ιών που θα μπορούσαν να έχουν διευκολύνει τη γενετική ανταλλαγή".larazon

Η είσοδος των γιγάντιων ιών

Μεταξύ των πιο απροσδόκητων ευρημάτων της μελέτης είναι η εμπλοκή των Nucleocytoviricota, μιας ομάδας γιγάντιων ιών. Οι συγγραφείς προτείνουν ότι αυτοί οι ιοί, αντί να είναι απλώς παράσιτα, λειτούργησαν ως οχήματα για τη μεταφορά DNA μεταξύ μικροοργανισμών που συνυπήρχαν στο ίδιο περιβάλλον — βοηθώντας στη διαμόρφωση του προγονικού ευκαρυωτικού γονιδιώματος.irbbarcelona+2

Η μελέτη δεν μειώνει τον κεντρικό ρόλο του μιτοχονδρίου στην ευκαρυωτική εξέλιξη. Αντίθετα, επαναπροσδιορίζει την προέλευση των σύνθετων κυττάρων ως μια μακρύτερη, πιο σταδιακή διαδικασία που περιλαμβάνει μια μικροβιακή κοινότητα και όχι μια ενιαία αποφασιστική συγχώνευση. Ο LECA, υποστηρίζουν οι ερευνητές, πιθανότατα προέκυψε σε ένα περιβάλλον με πυκνή μικροβιακή παρουσία όπου οι συμβιώσεις και η μεταφορά γονιδίων ήταν ρουτίνα.larazon+1

Γιατί έχει σημασία

Το ερώτημα για το πώς προέκυψε η ευκαρυωτική πολυπλοκότητα παραμένει ένα από τα πιο πολυσυζητημένα προβλήματα της βιολογίας. Τα νέα ευρήματα προσφέρουν ένα πλαίσιο στο οποίο το άλμα από τα απλά στα σύνθετα κύτταρα δεν ήταν ένα μεμονωμένο γεγονός αλλά μια εκτεταμένη συνεργασία — μια διαδικασία που εκτυλίχθηκε κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών και περιέλαβε οργανισμούς από ολόκληρο το δέντρο της ζωής, και πέρα από αυτό.nature+1