Tyrimas atskleidė, kad milžiniški virusai padėjo sukurti pirmąsias sudėtingas ląsteles

Dešimtmečius pasakojimas apie tai, kaip Žemėje atsirado sudėtinga gyvybė, buvo pateikiamas kaip dviejų mikroorganizmų partnerystė: archėjos, kuri tarnavo kaip šeimininkė, ir bakterijos, kuri tapo mitochondrija. Trečiadienį žurnale Nature paskelbtas tyrimas apverčia šį naratyvą aukštyn kojomis, nustatydamas, kad visų gyvūnų, augalų, grybų ir protistų protėvis savo genomą gavo iš platesnio veikėjų rato, įskaitant papildomas bakterijų grupes ir milžiniškus virusus.irbbarcelona+2

Perpildyta scena

Tyrimas, kuriam vadovavo dr. Toni Gabaldón iš IRB Barcelona ir Barselonos superkompiuterių centro, daugiau nei penkerius metus naudojo MareNostrum superkompiuterį, kad atkurtų paskutinio eukariotų bendro protėvio, žinomo kaip LECA, proteomą. Sekdama tūkstančių genų šeimų evoliucijos istoriją visuose gyvuose eukariotuose, komanda nustatė indėlį iš bakterijų linijų, esančių už mitochondrijų protėvio ribų.eurekalert+1

Dvi bakterijų grupės paliko ypač ryškų pėdsaką: Myxococcota, kuri galėjo prisidėti genais, susijusiais su lipidų metabolizmu, ir Planctomycetota, kuri, atrodo, yra susijusi su vidinių ląstelių skyrių vystymusi – eukariotinių ląstelių skiriamuoju ženklu. Analizės rodo, kad šie indėliai atsirado skirtingu laiku. Planctomycetota atstovauja senesnį signalą, o Myxococcota ir mitochondrijų protėvis laiko juostoje atrodo arčiau vienas kito.irbbarcelona+1

„Ilgą laiką sudėtingų ląstelių kilmę aiškinome kaip istoriją su dviem pagrindiniais veikėjais: archėja ir bakterija, davusia pradžią mitochondrijai“, – sakoma T. Gabaldón pranešime. „Mūsų tyrimas rodo, kad šis naratyvas yra neišsamus ir kad scenoje buvo daugiau veikėjų, įskaitant kitas bakterijų grupes ir milžiniškus virusus, kurie galėjo palengvinti genetinę mainus“.larazon

Į sceną žengia milžiniški virusai

Tarp netikėčiausių tyrimo išvadų yra Nucleocytoviricota – milžiniškų virusų grupės – įsitraukimas. Autoriai siūlo, kad šie virusai, užuot buvę tik parazitais, veikė kaip transporto priemonės DNR pernešimui tarp mikroorganizmų, kurie egzistavo toje pačioje aplinkoje, taip padėdami formuoti protėvių eukariotų genomą.irbbarcelona+2

Tyrimas nesumenkina centrinio mitochondrijų vaidmens eukariotų evoliucijoje. Vietoj to, jis iš naujo apibrėžia sudėtingų ląstelių kilmę kaip ilgesnį, laipsniškesnį procesą, apimantį mikrobų bendruomenę, o ne vieną lemiamą susijungimą. Tyrėjai teigia, kad LECA greičiausiai atsirado mikrobų tankioje aplinkoje, kurioje simbiozė ir genų perdavimas buvo įprasti dalykai.larazon+1

Kodėl tai svarbu

Klausimas, kaip atsirado eukariotų sudėtingumas, išlieka viena labiausiai diskutuojamų biologijos problemų. Naujos išvados siūlo sistemą, kurioje šuolis nuo paprastų prie sudėtingų ląstelių nebuvo vienkartinis įvykis, o tęstinis bendradarbiavimas – toks, kuris vyko milijonus metų ir įtraukė organizmus iš viso gyvybės medžio ir už jo ribų.nature+1