Има една добре подкрепена хипотеза, че всички сложни форми на живот като растения и животни, включително хората - които имат клетки с ядро и се наричат еукариоти - са възникнали, когато археи и бактерии се сливат, за да образуват хибриден организъм. Последните изследвания показват, че първите еукариоти са преки потомци на тези т. нар. асгардски археи.
Сега за първи път са открити вируси, заразяващи тази група археи, от която може би се е породил целия сложен живот. Откритието, за което съобщават изследователи от Тексаския университет в Остин (UT Austin) в Nature Microbiology хвърля светлина върху това, което се е случило преди милиарди години.
Съвременната биология разделя всички живи същества на три групи (империи, домейни) според това как са организирани клетките им.
Първата включва бактерии, едноклетъчни микроскопични организми, просто устроени без ядро.
Вторият домейн са еукариотите, сложни клетки с ядро и други органели, които включват различни микроскопични протисти (като амебата) и всички многоклетъчни организми, включително растения и животни.
Третата група е идентифицирана много по-късно от другите - това са археите, силно наподобяващи бактерии по размер и клетъчна структура. Те също са много малки, винаги едноклетъчни и лишени от ядро. Но археите на генетично и биохимично ниво съчетават свойства както на бактериите, така и на еукариотите.
Именно археите са станали прародители на всички еукариоти, включително и на хората. Всъщност тук главната роля играят една група археи, наречени асгардски археи.
Възможна история за произход на еукариотите. Кредит: Nature Publishing Group.
В скандинавската митология хората и нашият свят са създадени от пантеон от богове, които обитават небесното царство Асгард. И учените вземат това име, за да нарекат група микроби, описана за първи път в списание Nature през 2017 г., която включва организма, който може би е породил целия сложен живот - от най-малките еукариоти до най-високите секвои, динозаврите и нас.
Членовете на този клан, които са кръстени на скандинавски богове като Один, Тор, Локи и Хеймдал, се срещат по целия свят. Много от тях са редки и никога не са били попадали под микроскоп. Но благодарение на изследването на тяхната ДНК, се разбра, че съществуват и че са изключително важни за нас, защото може да са групата, от която сме еволюирали.
Ето картината, която очертават учените: В зората на еволюцията, преди повече от 2,7 милиарда години, започва една от най-важните и трайни симбиози. Тогава голяма асгардска архея (или близък неин роднина), поглъща бактерия и бактерията оцелява, превръщайки се в нейни митохондрии (по-късно също растителни хлоропласти). Тъй като новото съжителство е от полза както за гостоприемника, така и за госта, двата преди това свободно живеещи организма пораждат едно, хибридно потомство - нова форма на живот. Така се появяват първите еукариоти или клетки с ядро, чиито потомци се превръщат в растения, гъби, риби и дори хора. Оказва се, че всички животни и растения са „обитавани“ от древни микроби, които са се превърнали в неразделна част от тях.
Всички еукариотни клетки - видът, който изгражда целия многоклетъчен живот - дължат своето съществуване на двете същества, претърпели това съдбовно сливане.
Последното невероятното откритие, направено от Иън Рамбо (Ian Rambo), бивш докторант в UT Austin и други членове на лабораторията на Брет Бейкър (Brett Baker), предлага нови свидетелства за произхода на сложния живот и предлага интересни насоки за изследване на хипотезата, че вирусите са били от съществено значение за еволюцията на хората и други сложни форми на живот.
Сравнение на всички известни вирусни геноми. Вирусите с подобни геноми са групирани заедно, включително тези, които заразяват бактерии (вляво), еукариоти (вдясно и в долния център). Вирусите, които заразяват асгардски археи Asgard archaea, са уникални, различни от тези, които са били описани преди. Кредит: UT Austin
„Това проучване е стъпка към разрешаването на загадката на произхода на еукариотите и разбирането на ролята на вирусите в екологията и еволюцията на асгардските археи“, отбелязва Рамбо. "Има хипотеза, че вирусите може да са допринесли за появата на сложен клетъчен живот."
Рамбо се позовава на горещо обсъждана хипотеза, наречена вирусна еукариогенеза. Тя предполага, че освен бактериите и археите, вирусите също може да са допринесли с някакъв генетичен компонент за развитието на еукариотите. Въпреки че това последно откритие не приключва този дебат, то предлага някои интересни улики.
Новооткритите вируси, които заразяват живите в момента асгардски археи, имат някои характеристики, подобни на вирусите, които заразяват еукариотите, включително способността да копират собствената си ДНК и да превземат системите за модифициране на протеини на техните гостоприемници.
Фактът, че тези асгардски вируси показват характеристики както на вирусите, които заразяващи еукариотите, така и прокариоти, които имат клетки без ядро, ги прави уникални, защото са тразлични от тези, които заразяват другите археи или сложните форми на живот.
„Най-вълнуващото нещо е, че те са напълно нови видове вируси, които са различни от тези, които сме виждали преди при археи и еукариоти, заразяващи нашите микробни роднини“, отбелязва Бейкър, доцент по морски науки и интегративна биология и съавтор на проучването.
Подводен термален извор, край който може да се срещат прародителите на всички сложни организми - асгардските археи. Кредит: Wikimedia Commons
Потомците на асгардските археи са все още живи и обитават дълбоководни утайки и термални извори по целия свят, но досега само един щам е отгледан успешно в лабораторни условия. За да ги идентифицират, учените събират техния генетичен материал от околната среда и след това сглобяват геномите им.
В това последно проучване изследователите сканират геномите на асгардските археи за повтарящи се ДНК участъци, известни като CRISPR масиви, които съдържат малки парченца вирусна ДНК и които могат да бъдат точно съпоставени с вирусите, които преди това са заразили тези микроби. Тези генетични следи им позволяват да идентифицират скритите вирусни нашественици, които заразяват организмите с ключова роли в сложната история на произхода на еукариотите.
„Сега започваме да разбираме значението и ролята, която вирусите биха могли да имат в загадката на еукариогенезата“, коментира Валери Де Анда (Valerie De Anda), научен сътрудник в UT Остин и съавтор на изследването.
Справка:
Rambo, I.M., Langwig, M.V., Leão, P. et al. Genomes of six viruses that infect Asgard archaea from deep-sea sediments. Nat Microbiol (2022). https://doi.org/10.1038/s41564-022-01150-8
Hatano, T., Palani, S., Papatziamou, D. et al. Asgard archaea shed light on the evolutionary origins of the eukaryotic ubiquitin-ESCRT machinery. Nat Commun 13, 3398 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-30656-2
Alarcón-Schumacher, T., Erdmann, S. A trove of Asgard archaeal viruses. Nat Microbiol (2022). https://doi.org/10.1038/s41564-022-01148-2
Източници:
Virus Discovery Offers Clues About Origins of Complex Life, UT Austin
Discovery of New Microbes Sheds Light on How Complex Life Arose, UT Austin
A Break in the Search for the Origin of Complex Life, The Atlantic
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари