Onları yetiştiremeyiz ama genleri yakın bir ilişki olduğunu gösteriyor.
Mikroskopi sayesinde, ilk biyologlar ikili bir ayrım yapmayı başardılar: ökaryotlar ve bakteriler vardı. Eski iç bölmeleri ile büyük, karmaşık hücreleri vardı, ikincisi büyük ölçüde özelliksiz iken. Bu da bariz bir soruyu gündeme getirdi: bu görünüşte karmaşıklıkta dev bir sıçrama nasıl ortaya çıktı? DNA dizilimi yaşam ağacındaki farklı dallar arasındaki ilişkilere dair bazı ipuçları verirken, ökaryotların eşsiz özellikleri ve onları sağlayan genlerin gerçek bir öncülleri olmadığı ortaya çıktı.
Yakın zamana kadar. Geçen yıl, Kuzey Kutbu'nda Loki'nin Kalesi adında bir hidrotermal menfez lokiarchaeaadını alan organizmalar ortaya çıktı. Araştırmacılar, Asgard süperfilini adlandırdıkları ilgili türlerin büyük bir grubunu bulmak için Lokiarchaea'nın genomunu kullandılar. Genetik olarak, bu organizmalar karmaşık hücrelerin en yakın akrabalarıdır. İlişki o kadar yakındır ki, karmaşık hücreleri olan tüm organizmalar bu grubun bir dalı olabilir.
Alan adları
Biyolojideki en büyük fikirlerden biri yaşamın üç alanı olarak adlandırılan şeydir. Genetik veriler, tüm canlıları karmaşık ökaryotlara ve basit bakterilere bölemeyeceğimizi ortaya çıkardı. Bunun yerine, bakteri dediğimiz basit hücre mimarisinin arkasında iki farklı grup pusuya yatmış lardı. Bu gruplardan biri bakteri adını korurken, ikincisi, yaşam tarihinin ilk dönemlerinden farklı soyundan gelen farklı soyu yansıtmak için arke olarak adlandırıldı. Bakteriler, arkeler ve ökaryotlar böylece yaşamın üç alanını oluşturan.
Ancak ökaryotların diğer gruplarla olan ilişkisini ayrıştırmak zordu. Anahtar genlerinin çoğu arkelerde bulunanlarla ilgili görünüyordu. Ama erken ökaryot bir bakteriyu yutmuş, enerji üreten bir yapıya dönüştürüp genlerinin çoğunu da benimsemiş gibi görünüyor. Son olarak, ökaryotik hücreler içindeki tüm karmaşık yapıları oluşturmak ve sürdürmek için gerekli genlerin büyük bir koleksiyonu vardı; Bunların başka bir yerde akrabaları yokgibi görünüyor.
Sonuç olarak, yaşam ağacının üç alan diyagramı ökaryotlar kendi yollarını gitmeden önce arkeile kısa bir geçmişi paylaşan vardı, Dünya'da yaşamın tarihinin erken beri ayrı bir soy olan. Ve bilim adamları fikirler hakkında tartışmayı sevdikleri için, bir bakteriyi yutmadan önce açıkça ökaryotik bir şey olup olmadığı ya da ökaryotların mevcut enerji üretim sistemini kurduklarında mı başladığı konusunda tartışmalar kızıştı.
Asgard arkeleri üzerinde yeni çalışmanın yazarları, ikinci seçenek için o kadar güçlü bir şekilde tartışıyorlar ki, üç alan adı fikrinden tamamen kurtulmamız gerektiğini düşünüyorlar. Bunun yerine, onların görüşüne göre, sadece iki vardır: bakteri ve arke. Paramesyumdan bize kadar karmaşık hücreleri olan tüm organizmalar sadece arkelerin bir dalıdır.
Asgard Tanıtımı
Ama bu hikayenin biraz ilerisinde. Araştırmacılar ilk başta bir Asgard arke'i olduğunu nasıl öğrendiler?
Yukarıda da belirtildiği gibi, Lokiarchaeota yakın ökaryotlar ile yakından ilişkili bulunmuştur. Ama biz sadece hidrotermal bacadan elde edilen malzemelerden dna'yı rastgele sıralayarak bu organizmayı nasıl kültüre alabileceğimizi ya da neye benzediği hakkında bir şey bilmediğimizi gördük. Ama yazarlar bunun gibi daha fazla yaratık olması gerektiğini düşündüler. Yellowstone Park ve Kuzey Carolina haliç gibi çeşitli yerlerden örnekler elde ettiler ve yaklaşık 650 milyar DNA baz sırasını sıraladılar (karşılaştırma için, insan genomu yaklaşık 3 milyar bazdır).
Üst üste binen dizi parçaları tanımlandı ve DNA dizisinin daha uzun uzantıları nı oluşturmak için eşleşti. Lokiarchaeota ile en yakından ilişkili olan uzantılar daha sonra protein üretimi için ilgili genlere göre tanımlandı. Diğer uzantılar daha sonra bunlara istatistiksel benzerlik (benzer baz frekansları, vb.) dayalı olarak tanımlanmıştır. Ortaya çıkan sekanslar daha sonra bu ilgili organizmalardan bir ağaç oluşturmak için kullanıldı.
Ağaçta Lokiarchaeota'nın bulunduğundan çok daha fazlası. Yazarlar Thorarchaeota, Odinarchaeota ve Heimdallarchaeota olarak adlandırdıkları grupları tanımladılar ve her biri kendi phylum'unu derecelendirecek kadar farklıydı. Topluca, bu grup Asgard superphylum olarak adlandırDı. (Belirsiz bir termal delik için akıllı bir isim tüm teşekkürler.)
Asgard sakinlerinin ne tür genleri var? Ökaryotlara özgü olduğunu düşündüğümüz pek çok şey. Bu genlerden elde edilen proteinler hücre nin içindeki zarları yönetmek, hücre içinde iskelet benzeri bir lif ağı oluşturmak ve diğer proteinleri hücre içindeki belirli yerlere kaydırmak gibi şeyler yaparlar. Ayrıca kusurlu proteinleri yok eden ve hasarlı DNA'yı onaran özel proteinler de yaparlar.
Bu bulgular göz önüne alındığında, daha büyük bir ağaç inşa egzersiz Asgard arkeile tüm ökaryotlar gruplanmış sürpriz olmamalıdır-dolayısıyla argüman hayatın sadece iki etki alanı vardır. Bu noktada, ayrı dalları ya da ökaryotlar heimdallarchaeota gibi belirli bir phylum bir dalı olup olmadığını söylemek mümkün değildir.
Tüm bunlar, yazarlar, ökaryotların bazı temel özelliklerinin enerji üretimi için bir bakteri yutmadan önce var olduğunu savunuyorlar. Ve bu aynı özellikler bugün hala arkelerde var.
Bu fikrin eskisi kadar radikal olmadığına dikkat çekiyorlar. Özelliksiz, tek tip protein ve diğer moleküllerin koleksiyonları olmaktan uzak, iç zarlardan iskelet benzeri yapılara kadar bakteri ve arkelerin içindeki yapının birçok örneğini keşfetmeye başladık. Görünüşe göre Asgardlılar daha eksiksiz bir paket koymuşlar ve ökaryot üreten bir paket koymuşlar.
Açıkçası, bu organizmalara daha yakından bakmak ve içlerini daha iyi anlamak istiyoruz. Ama umutlar pek iyi değil. Çoğu çevrelerinde çok nadirdir, ve Odinarcheota sadece aşırı yüksek sıcaklık ortamlarda mevcut gibi görünüyor. Ve, sadece oksijensiz ortamlarda yetişmeleri bir yana, ne tür koşullardan hoşlandıkları hakkında hiçbir fikrimiz yok. Yani, orada olduklarından emin olsak da, karmaşık hücrelere ve nihayetinde bizi nasıl doğurduklarını anlamamız biraz zaman alabilir.
Doğa, 2016. DOI: 10.1038/nature21031