Tutkimus: Jättiläisvirukset auttoivat rakentamaan ensimmäiset monimutkaiset solut

Vuosikymmenten ajan tarina monimutkaisen elämän synnystä maapallolla on kerrottu kahden mikro-organismin kumppanuutena: isäntänä toimineen arkeonin ja mitokondrioksi muuttuneen bakteerin välillä. Nature-lehdessä keskiviikkona julkaistu tutkimus kumoaa tämän käsityksen ja toteaa, että kaikkien eläinten, kasvien, sienten ja alkueläinten esi-isä sai genominsa laajemmasta joukosta toimijoita – mukaan lukien muita bakteeriryhmiä ja jättiläisviruksia.irbbarcelona+2

Täysi näyttämö

IRB Barcelonan ja Barcelonan supertietokonekeskuksen tohtori Toni Gabaldónin johtamassa tutkimuksessa käytettiin MareNostrum-supertietokonetta yli viiden vuoden ajan rekonstruoimaan viimeisen aitotumaisten yhteisen esi-isän, eli LECA:n, proteomi. Jäljittämällä tuhansien geenien evoluutiohistoriaa elävissä aitotumaisissa, tiimi tunnisti vaikutteita bakteerilinjoilta, jotka olivat mitokondrion esi-isää laajempia.eurekalert+1

Kaksi bakteeriryhmää jätti erityisen vahvan jäljen: Myxococcota, joka on saattanut vaikuttaa lipidien aineenvaihduntaan liittyvillä geeneillä, ja Planctomycetota, joka näyttää liittyvän solun sisäisten osastojen kehittymiseen – mikä on aitotumaisten solujen tunnusmerkki. Analyysit viittaavat siihen, että nämä vaikutteet saapuivat eri aikoina. Planctomycetota edustaa vanhempaa signaalia, kun taas Myxococcota ja mitokondrion esi-isä näyttävät olevan ajallisesti lähempänä toisiaan.irbbarcelona+1

"Olemme pitkään selittäneet monimutkaisten solujen alkuperää tarinana, jossa on kaksi päähenkilöä: arkeoni ja bakteeri, josta tuli mitokondrio", Gabaldón sanoi lausunnossaan. "Tutkimuksemme viittaa siihen, että tämä kertomus on puutteellinen ja että näyttämöllä oli enemmän toimijoita, mukaan lukien muita bakteeriryhmiä ja jättiläisviruksia, jotka ovat voineet helpottaa geenien vaihtoa".larazon

Jättiläisvirusten rooli

Tutkimuksen odottamattomimpia löydöksiä on jättiläisvirusten ryhmän, Nucleocytoviricota, osallisuus. Kirjoittajat esittävät, että nämä virukset eivät olleet vain loisia, vaan toimivat välikappaleina DNA:n siirtämisessä samassa ympäristössä elävien mikro-organismien välillä, auttaen muokkaamaan muinaista aitotumaisten genomia.irbbarcelona+2

Tutkimus ei vähennä mitokondrion keskeistä roolia aitotumaisten evoluutiossa. Sen sijaan se kehystää monimutkaisten solujen alkuperän pidemmäksi ja asteittaisemmaksi prosessiksi, johon osallistui mikrobiyhteisö yhden ratkaisevan fuusion sijaan. Tutkijoiden mukaan LECA syntyi todennäköisesti mikrobitiheässä ympäristössä, jossa symbioosi ja geenien siirto olivat arkipäivää.larazon+1

Miksi sillä on merkitystä

Kysymys siitä, miten aitotumaisten monimutkaisuus syntyi, on edelleen yksi biologian kiistellyimmistä ongelmista. Uudet löydökset tarjoavat viitekehyksen, jossa hyppy yksinkertaisista soluista monimutkaisiin ei ollut yksittäinen tapahtuma, vaan pitkäaikainen yhteistyö – joka kehittyi miljoonien vuosien aikana ja johon osallistui organismeja koko elämän puun varrelta ja sen ulkopuolelta.nature+1