Studie finner at gigantiske virus hjalp til med å bygge de første komplekse cellene

I flere tiår har historien om hvordan komplekst liv oppstod på jorden blitt fortalt som et partnerskap mellom to mikroorganismer: en arkeon som fungerte som vert, og en bakterie som ble til mitokondrien. En studie publisert onsdag i Nature snur opp-ned på dette narrativet, og finner at stamfaren til alle dyr, planter, sopp og protister hentet genomet sitt fra en bredere gruppe aktører – inkludert ytterligere bakteriegrupper og gigantiske virus.irbbarcelona+2

En overfylt scene

Forskningen, ledet av Dr. Toni Gabaldón ved IRB Barcelona og Barcelona Supercomputing Center, brukte superdatamaskinen MareNostrum over mer enn fem år på å rekonstruere proteomet til den siste eukaryote felles stamfaren, kjent som LECA. Ved å spore den evolusjonære historien til tusenvis av genfamilier på tvers av levende eukaryoter, identifiserte teamet bidrag fra bakterielle linjer utover den mitokondrielle stamfaren.eurekalert+1

To bakteriegrupper etterlot seg et spesielt sterkt avtrykk: Myxococcota, som kan ha bidratt med gener knyttet til lipidmetabolisme, og Planctomycetota, som ser ut til å være knyttet til utviklingen av interne cellulære rom – et kjennetegn ved eukaryote celler. Analysene antyder at disse bidragene ankom til forskjellige tider. Planctomycetota representerer et eldre signal, mens Myxococcota og den mitokondrielle stamfaren ser ut til å ligge nærmere hverandre på tidslinjen.irbbarcelona+1

«I lang tid har vi forklart opprinnelsen til komplekse celler som en historie med to hovedpersoner: en arkeon og bakterien som ga opphav til mitokondrien,» sa Gabaldón i en uttalelse. «Vår studie antyder at dette narrativet er ufullstendig og at det var flere aktører på scenen, inkludert andre bakteriegrupper og gigantiske virus som kunne ha tilrettelagt for genetisk utveksling.»larazon

Gå inn de gigantiske virusene

Blant studiens mest uventede funn er involveringen av Nucleocytoviricota, en gruppe gigantiske virus. Forfatterne foreslår at disse virusene, i stedet for bare å være parasitter, fungerte som kjøretøy for å frakte DNA mellom mikroorganismer som eksisterte i samme miljø – og bidro til å forme det ancestrale eukaryote genomet.irbbarcelona+2

Studien reduserer ikke den sentrale rollen til mitokondrien i eukaryot evolusjon. I stedet omrammer den opprinnelsen til komplekse celler som en lengre, mer gradvis prosess som involverer et mikrobielt samfunn fremfor en enkelt avgjørende sammenslåing. LECA, antyder forskerne, oppstod sannsynligvis i et mikrobielt tett miljø der symbiose og genoverføring var rutine.larazon+1

Hvorfor det betyr noe

Spørsmålet om hvordan eukaryot kompleksitet oppstod forblir et av biologiens mest debatterte problemer. De nye funnene tilbyr et rammeverk der spranget fra enkle til komplekse celler ikke var en enkeltstående hendelse, men et utvidet samarbeid – et som utspilte seg over millioner av år og involverte organismer fra hele livets tre, og utover det.nature+1