Studie visar att gigantiska virus hjälpte till att bygga de första komplexa cellerna

I årtionden har berättelsen om hur komplext liv uppstod på jorden berättats som ett partnerskap mellan två mikroorganismer: en arkeé som fungerade som värd och en bakterie som blev mitokondrien. En studie som publicerades på onsdagen i Nature vänder upp och ner på det narrativet och finner att förfadern till alla djur, växter, svampar och protister hämtade sitt genom från en bredare skara aktörer – inklusive ytterligare bakteriegrupper och gigantiska virus.irbbarcelona+2

En trång scen

Forskningen, ledd av Dr. Toni Gabaldón vid IRB Barcelona och Barcelona Supercomputing Center, använde superdatorn MareNostrum under mer än fem år för att rekonstruera proteomet hos den sista eukaryota gemensamma förfadern, känd som LECA. Genom att spåra den evolutionära historien för tusentals genfamiljer över levande eukaryoter identifierade teamet bidrag från bakteriella linjer utöver den mitokondriella förfadern.eurekalert+1

Två bakteriegrupper lämnade ett särskilt starkt avtryck: Myxococcota, som kan ha bidragit med gener relaterade till lipidmetabolism, och Planctomycetota, som verkar vara kopplad till utvecklingen av interna cellulära fack – ett kännetecken för eukaryota celler. Analyserna tyder på att dessa bidrag anlände vid olika tidpunkter. Planctomycetota representerar en äldre signal, medan Myxococcota och den mitokondriella förfadern verkar ligga närmare varandra på tidslinjen.irbbarcelona+1

"Under lång tid har vi förklarat ursprunget till komplexa celler som en berättelse med två huvudpersoner: en arkeé och bakterien som gav upphov till mitokondrien", sa Gabaldón i ett uttalande. "Vår studie tyder på att detta narrativ är ofullständigt och att det fanns fler aktörer på scenen, inklusive andra bakteriegrupper och gigantiska virus som kunde ha underlättat genetiskt utbyte".larazon

De gigantiska virusens intåg

Bland studiens mest oväntade fynd är inblandningen av Nucleocytoviricota, en grupp gigantiska virus. Författarna föreslår att dessa virus, snarare än att bara vara parasiter, fungerade som fordon för att skjutsa DNA mellan mikroorganismer som samexisterade i samma miljö – och därmed hjälpte till att forma det ancestrala eukaryota genomet.irbbarcelona+2

Studien minskar inte mitokondriens centrala roll i eukaryot evolution. Istället omformulerar den ursprunget till komplexa celler som en längre, mer gradvis process som involverar ett mikrobiellt samhälle snarare än en enskild avgörande sammanslagning. LECA, föreslår forskarna, uppstod sannolikt i en mikrobiellt tät miljö där symbios och genöverföring var rutin.larazon+1

Varför det spelar roll

Frågan om hur eukaryot komplexitet uppstod förblir ett av biologins mest debatterade problem. De nya resultaten erbjuder ett ramverk där språnget från enkla till komplexa celler inte var en enskild händelse utan ett utökat samarbete – ett som utspelade sig under miljontals år och involverade organismer från hela livets träd, och bortom det.nature+1