En mikrob som finns i leriga djupet i Stilla havet ser inte ut som mycket annat än en klump med tentakler. Men denna outtagliga lilla organisme kan hålla hemligheterna för hur de första flercellulära livsformerna utvecklats, enligt ny forskning.
Långt innan komplexa organismer fanns, var världen hem för enkla cellcelliga organismer, archaea och bakterier. Mellan 2 och 1,8 miljarder år sedan började dessa mikroorganismer utvecklas, vilket ledde till uppkomsten av mer komplexa livsformer som kallas eukaryoter, en grupp som inkluderar människor, djur, växter och svampar. Men denna otroliga resa som livet övergick från badklipp till promenader (och i vissa fall tänker och känner) djur är fortfarande dåligt förstått.
Forskare hade tidigare antagit att en grupp mikrober som kallas Asgard archaea var de eftertraktade förfäderna till eukaryoter, eftersom de innehåller liknande gener som deras komplexa motsvarigheter, enligt ett uttalande. För att analysera hur dessa mikrober såg ut och hur denna övergång kan ha hänt, tillbringade en grupp forskare i Japan ett decennium för att samla och analysera lera från botten av Omine Ridge utanför Japans kust.
Teamet höll lerproverna - och mikroorganismerna i dem - i en speciell bioreaktor i labbet som efterliknade förhållandena i djuphavet där de hittades. År senare började de isolera mikroorganismerna i proverna. Forskarnas ursprungliga syfte var att hitta mikrober som äter metan och som kanske kan rensa upp avlopp, enligt New York Times. Men när de upptäckte att deras prover innehöll en tidigare okänd stam av Asgard archaea, bestämde de sig för att analysera den och odla den i labbet.
De namngav den nyligen hittade stammen av Asgard archaea Prometheoarchaeum syntrophicum efter den grekiska guden Prometheus, som sägs ha skapat människor från lera. De fann att dessa archaea var relativt långsam odlare, bara fördubblats i antal var 14 till 25 dagar.
Deras analys bekräftade det P. syntrophicum hade ett stort antal gener som liknade eukaryoter. Dessa gener hade faktiskt instruktionerna för att skapa vissa proteiner som finns i dessa mikrober; men proteinerna skapade inte, som förväntat, organellliknande strukturer som de som finns i eukaryoter.
De fann också att mikroberna hade långa, grenande tentakelliknande utskjutningar på utsidan som kan användas för att rycka upp förbipasserande bakterier. I själva verket fann teamet att mikroberna tenderade att hålla fast vid andra bakterier i labbskålen.
Författarna föreslår en hypotes för vad som hände i dessa gamla vatten: För cirka 2,7 miljarder år sedan började syre samlas på vår planet. Men efter att ha levt i en värld utan syre så länge skulle detta element visa sig giftigt för P. syntrophicum, författarna förklarade i en video.
Så P. syntrophicum kan ha utvecklat en ny anpassning: ett sätt att bilda partnerskap med bakterier som var syretoleranta. Dessa bakterier skulle ge P. syntrophicum de nödvändiga vitaminerna och föreningarna för att leva, medan de i sin tur matar på archaea-avfallet.
När syrehalterna ökade ytterligare, P. syntrophicum kanske har blivit mer aggressiv, ryckt förbipasserande bakterier med sina långa tentakelliknande strukturer och internaliserat den. Inuti P. syntrophicum, kan denna bakterie så småningom ha utvecklats till en energiproducerande organell nyckel till överlevnad av eukaryot: mitokondrierna.
Teamets "framgång i odling Prometheoarchaeum Efter ansträngningar som sträcker sig över mer än ett decennium representerar ett stort genombrott för mikrobiologi, "skrev Christa Schleper och Filipa L. Sousa, båda forskare vid Wienuniversitetet som inte var inblandade i studien, i en tillhörande redaktion i tidskriften Nature." sätter steget för användning av molekylära och bildtekniker för att ytterligare belysa metabolismen av Prometheoarchaeum och rollen i archaeal cellbiologi. "
Resultaten publicerades 15 januari i tidskriften Nature.
