Naučnici snimili prvu vezu drevnog mikroba sa bakterijom - mogući ključ nastanka složenog života

Tim naučnika sa univerziteta u Sidneju i Melburnu prvi put je direktno zabilježio fizičku vezu između arheje iz grupe Asgard i bakterije unutar drevnih formacija zvanih stromatoliti. Otkriće, objavljeno u časopisu Current Biology, moglo bi pomoći da se razumije kako su se prije milijardi godina jednostavne ćelije udružile i dale nastanak složenom životu.

Stromatoliti su slojevite zajednice mikroorganizama koje su prije milijardi godina, prije pojave biljaka i životinja, doprinijele oslobađanju prvog kiseonika u atmosferu Zemlje. Ove formacije i danas nastaju, između ostalog u zalivu Šark u Zapadnoj Australiji, koji je pod zaštitom Uneska.

Uzorci prikupljeni na tom lokalitetu omogućili su vanrednom profesoru Brendanu Barnsu sa Univerziteta Novog Južnog Velsa u Sidneju i njegovim kolegama da izoluju predstavnika Asgard arheja - neobične grupe mikroba za koje se smatra da su blisko povezani sa precima eukariota, ćelija od kojih su sačinjeni svi biljni i životinjski organizmi, uključujući i čovjeka.

Jedna od dugogodišnjih teorija u biologiji pretpostavlja da je prva eukariotska ćelija nastala bliskim partnerstvom drevne arheje i bakterije, pri čemu je jedan organizam na kraju obuhvatio drugi, što je dovelo do nastanka mitohondrija - struktura koje proizvode energiju u složenim ćelijama. Do sada, međutim, nije postojao direktan dokaz kako je takvo rano partnerstvo zapravo izgledalo.

Novo istraživanje po prvi put pokazuje sliku arheje iz grupe Asgard fizički povezane sa bakterijom putem izuzetno tankih cjevastih struktura nazvanih nanotubice. „Ovo bi mogao biti mali model kako su takva partnerstva počela i na kraju dovela do nastanka eukariota“, rekao je Barns.

Naučnicima je trebalo četiri do pet godina da mikroorganizme uzgoje u laboratoriji, jer se arheje iz ove grupe izuzetno teško gaje van svog prirodnog staništa. „Vjerovatno nikada nismo uspjeli da ih dobijemo u čistoj kulturi zato što uvijek zavise od drugih organizama da bi preživjele“, objasnio je Barns.

Napredak je ostvaren zahvaljujući elektronskoj krio-tomografiji, metodi snimanja visoke rezolucije koja otkriva strukture veličine miliontog dijela milimetra. Snimci su pokazali da arheja i bakterija razmjenjuju hemijska jedinjenja, uključujući vitamine, hranljive materije i vodonik, pri čemu svaka proizvodi ono što drugoj nedostaje.

Koautor istraživanja, vanredni profesor Debnat Gošal sa Univerziteta u Melburnu, ocijenio je da je ovo otkriće značajan korak ka razumijevanju kako su se složene ćelije razvile iz jednostavnijih mikrobnih oblika života. Tim je u analizu uključio i duboko učenje, oblik vještačke inteligencije, kako bi predvidio strukture proteina u ovim mikroorganizmima.