Bizi-formen ohiko multzokatzea prokarioto eta eukariotoetan 1977an berrikusi zen, rRNA-ren sekuentziaren karakterizazioak agerian utzi zuenean arkeoak (orduan 'arkebakterioak' deitzen zirenak) "bakterioekin bakterioekin bezain urrun erlazionatuta" daudela. eubakterioetan (bakterio tipiko guztiek osatzen dute), arkeoetan eta eukariotoetan. Eukariotoen jatorriaren auzia geratu zen. Bere garaian, frogak hasi ziren eraikitzen eukariotoen arbaso arkealaren alde. Bereziki interesgarria izan zen Asgard arkeak genoman eukariotoen sinadura proteina (ESP) gene batzuk dituela aurkitzea. ESPek zeregin erabakigarria dute eukariotoen zitoeskeletoaren eta egitura zelular konplexuen ezaugarrien garapenean. 21ko abenduaren 2022ean argitaratutako ikerketa aurrerapen batean, ikertzaileek Asgard arkeo iheskorren kultura aberastu baten hazkuntza arrakastatsua izan dela jakinarazi dute, krioelektroniaren tomografia erabiliz irudikatu zutena. Asgard zelulek aktinan oinarritutako zitoeskeleto konplexua zutela ikusi zuten. Hau izan zen eukariotoen arbaso arkeoaren lehen froga zuzena, eukariotoen jatorria ulertzeko urrats esanguratsua.
1977ra arte, Lurreko bizitza-formak eukariotoetan ( zelularen material genetikoa nukleo ondo definitu batean sartzeak eta zitoeskeletoak izateak ezaugarritzen dituen forma konplexuak) eta prokariotoetan (zitoplasman material genetikoa duten bizitza-forma sinpleagoak, nukleo zehatzik gabe, bakterioak eta arkeobakterioak barne) sailkatzen ziren. Uste zen zelula eukariotoak duela 2 milioi urte inguru eboluzionatu zutela, ziurrenik prokariotoetatik. Baina, nola sortu ziren zehazki eukariotoak? Nola daude zelula bizitza-forma konplexuak, zelula bizitza-forma sinpleagoekin lotuta? Biologian galdera ireki handia zen hau.
Geneen eta proteinen biologia molekularrean egindako aurrerapen teknologikoek arazoaren muina sakontzen lagundu zuten, 1977an arkeak (orduan 'arkeobakterioak' deitzen zirenak) " bakterioak eukariotoekin bezain urruneko ahaidetasuna " zutela aurkitu zenean . Bizi-formen arteko lehen bereizketa prokarioto eta eukariotoetan zelulen organulu mailan zeuden fenotipo-desberdintasunetan oinarritzen zen. Horren ordez, erlazio filogenetikoa molekula zabal batean oinarritu beharko litzateke. RNA erribosomatikoa (RNAr) biomolekula horietako bat da, auto-erreplikatzen diren sistema guztietan dagoena eta bere sekuentziak oso gutxi aldatzen direnak denborarekin. RNAr sekuentzien karakterizazioan oinarritutako analisiak organismo bizidunak eubakterioetan (bakterio tipiko guztiak barne), arkeetan eta eukariotoetan taldekatzea eskatu zuen.
Ondoren, arkeoen eta eukariotoen arteko harreman estuagoaren frogak agertzen hasi ziren. 1983an, aurkitu zen arkeoen eta eukariotoen DNA-menpeko RNA polimerasak mota berekoak direla; biek oso antzeko propietate immunokimikoak erakusten dituzte eta biak arbaso-egitura komun batetik eratorriak dira 2. Proteina-bikote baten ondorioztatutako zuhaitz filogenetiko konposatu batean oinarrituta, 1989an argitaratutako beste ikerketa batek arkeoen eta eukariotoen arteko harreman estuagoa agerian utzi zuen eubakterioekin baino 3. Garai hartan, eukariotoen jatorri arkeala ezarri zen, baina arkeo-espezie zehatzak identifikatu eta aztertu gabe zeuden.
Genoma proiektuaren arrakastaren ondoren genomikako ikerketan izandako hazkundeak bultzada handia eman zion arlo honi. 2015-2020 artean, hainbat ikerketek aurkitu zuten Asgard arkea-k eukariotoentzako gene espezifikoak dituztela. Haien genomak eukariotoentzako espezifikotzat jotzen diren proteinez aberastuta daude. Ikerketa hauek argi eta garbi identifikatu zuten Asgard arkea-k eukariotoekiko hurbiltasun genetiko handiena dutela, ehunka eukarioto sinadura proteina (ESP) gene dituztelako beren genoman.
Hurrengo urratsa Asgard arkeoen barneko upategiaren egitura fisikoki ikusaraztea izan zen, ESP-en eginkizuna baieztatzeko, oso zabalduta dagoenez, ESP-ek egitura zelula konplexuen eraketan funtsezko eginkizuna betetzen duela. Horretarako, arkeo honen kultura oso aberastuak behar ziren baina Asgard iheskorra eta misteriotsua dela jakina da. laborategian aztertzeko nahikoa kantitate handietan lantzeko zailtasunak eraginez. Duela gutxi 21ko abenduaren 2022ean jakinarazitako ikerketa baten arabera, zailtasun hori gaindituta dago.
Sei urteko lan gogorraren ondoren, ikertzaileek teknikak inprobisatu eta laborategian arrakastaz landu dute ' Candidatus Lokiarchaeum ossiferum' espeziearen kultura oso aberastua , Asgard filumeko kidea. Lorpen bikaina izan da, ikertzaileei Asgarden barneko zelula-egiturak ikusteko eta aztertzeko aukera eman dielako, gainera.
Krio-tomografia elektronikoa erabili zen aberasteko kulturaren irudiak lortzeko. Asgard zelulek zelula-gorputz kokkoideak eta adarkatutako irtenguneen sare bat zituzten. Zelula-gainazalaren egitura konplexua zen. Zitoeskeletoa zelula-gorputzetan zehar hedatzen zen. Harizpi bikoitz bihurrituek Lokiaktina osatzen dute (hau da, Lokiarchaeota-k kodetutako aktina-homologoak). Beraz, Asgard zelulek aktinan oinarritutako zitoeskeleto konplexua zuten, eta ikertzaileek proposatzen dute hori lehen eukariotoen eboluzioaren aurrekoa zela.
Eukariotoen arbaso arkeoen lehen froga fisiko/bisual zehatza izanik, biologian aurrerapen nabarmena da.
***
References:
- Woese CR eta Fox GE, 1977. Domeinu prokariotoaren egitura filogenetikoa: erreinu primarioak. 1977ko azaroan argitaratua. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088
- Huet, J., et al 1983. Arkebakterioek eta eukariotoek mota arrunteko DNAren menpeko RNA polimerasak dituzte. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x
- Iwabe, N., et al 1989. Bikoiztutako geneen zuhaitz filogenetikoetatik ondorioztaturiko arkebakterioen, eubakterioen eta eukariotoen eboluzio-erlazioa. Proc. Natl Acad. Zientzia. AEB 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355
- Rodrigues-Oliveira, T., et al. 2022. Aktina zitoeskeletoa eta zelula arkitektura konplexua Asgard arkeoi batean. Argitaratua: 21ko abenduaren 2022a. Nature (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y
***
