Araştırmalar, insanlar, bitkiler ve hayvanlar da dahil olmak üzere tüm karmaşık yaşam formlarının köklerinin ortak bir Asgard atasına kadar uzandığını gösteriyor. Bu keşif, mikroplardan ökaryotlara evrimsel adımı anlamaya yardımcı oluyor ve 2 milyar yıldan uzun bir süre önce evrimleşen Asgard arkeasının ökaryotik organizmaların ataları gibi göründüğünü ortaya koyuyor.
Mitolojik İskandinav tanrısı Thor’u selamlıyor. göksel Asgard kentinden ve bilimsel dergi Nature’da yayınlanan devrim niteliğindeki araştırmaya göre, o tek Asgardlı değil. Bu yeni araştırma, biz insanların – kartallar, denizyıldızları, papatyalar ve Dünya üzerindeki her karmaşık organizmayla birlikte – bir anlamda Asgardlı olduğumuzu gösteriyor.
Austin’deki Texas Üniversitesi’ndeki araştırma ekibi ve farklı kurumlardan işbirlikçiler, arkea olarak bilinen yüzlerce mikroorganizmanın genomik analizini gerçekleştirdiler. Bulguları, ökaryotların (dünya genelindeki tüm flora, fauna, böcekler ve mantarlar dahil olmak üzere hücrelerinde çekirdekler bulunan karmaşık yaşam formları) kökenlerinin izini ortak bir Asgard atasına kadar sürebileceğini ortaya çıkardı.
Bu, ökaryotlar anlamına gelir. evrimci biyologların deyimiyle, kuşların ortak bir atayı paylaşan dinozorlar adı verilen daha büyük bir grup içindeki birkaç gruptan biri olmasına benzer şekilde, Asgard arkeası içinde “iyi yuvalanmış bir soy”. Ekip, tüm ökaryotların Asgard’lar arasında ortak bir ataya sahip olduğunu buldu.
Bu son araştırmaya göre, tüm karmaşık yaşam formlarının (a.k.a. Asgard arkea adı verilen bir grup mikrop. Kredi: Austin’deki Texas Üniversitesi
Yaklaşık 2 milyar yıl öncesine ait hiçbir ökaryot fosili bulunamadı, bu da ondan önce yalnızca çeşitli mikrop türlerinin var olduğunu gösteriyor.
{6 }“Peki mikropların ökaryotlara dönüşmesine neden olan olaylar nelerdir?” UT Austin bütünleştirici biyoloji ve deniz bilimi profesörü Brett Baker dedi. “Bu büyük bir soru. Bu ortak ataya sahip olmak, bunu anlamak için büyük bir adım.”
Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi’nden Thijs Ettema liderliğindeki araştırma ekibi, hayat ağacındaki tüm karmaşık yaşam formlarına en yakın mikrobiyal akrabayı bir mikrobiyal olarak tanımladı. Hodarchaeales (veya kısaca Hods) adı verilen yeni tanımlanmış düzen. Deniz tortullarında bulunan Hod’lar, daha büyük Asgard arkea grubu içindeki birkaç alt gruptan biridir.
Asgard arkeleri 2 milyar yıldan daha uzun bir süre önce evrimleşti ve onların torunları hala yaşıyor. Bazıları dünyanın dört bir yanındaki derin deniz çökeltilerinde ve kaplıcalarda keşfedildi, ancak şimdiye kadar laboratuvarda yalnızca iki tür başarılı bir şekilde yetiştirildi. Bilim adamları onları tanımlamak için çevreden genetik materyallerini toplar ve ardından genomlarını bir araya getirir. Bilim adamları, laboratuvarda yetiştirilebilen ve üzerinde çalışılabilen diğer organizmalarla genetik benzerliklere dayanarak, Asgard’ların metabolizması ve diğer özellikleri hakkında çıkarımlarda bulunabilirler.
“Bir zaman makinesi hayal edin, dinozorların veya antik çağların dünyasını keşfetmek için değil. Baker’ın laboratuvarında bir araştırmacı olan Valerie De Anda, “Medeniyetler değil, karmaşık yaşamın şafağını ateşlemiş olabilecek potansiyel metabolik reaksiyonların derinliklerine yolculuk etmek” dedi. “Geçmişlerini yeniden inşa etmek için fosiller veya eski eserler yerine modern mikropların genetik planlarına bakıyoruz.”
Bu çalışma için analiz edilen mikroplardan bazıları, Alvin derin- deniz dalgıç aracı, Kasım 2018’de Guaymas Havzasında bir toplama gezisinde burada görüldü. Kredi: Brett Baker
Araştırmacılar, bilinen Asgard genomik çeşitliliğini genişlettiler ve araştırmaları için girdi olarak 50’den fazla tanımlanmamış Asgard genomu eklediler. modelleme Analizleri, tüm modern Asgard’ların atalarının sıcak ortamlarda yaşadığını, yaşamak için CO2 ve kimyasallar tükettiğini gösteriyor. Bu arada, ökaryotlarla daha yakın akraba olan Hod’lar metabolik olarak bize daha çok benziyor, karbon yiyorlar ve daha serin ortamlarda yaşıyorlar.
“Bu gerçekten heyecan verici çünkü ilk kez moleküler planlara bakıyoruz. ilk ökaryotik hücreleri doğuran atadan,” dedi De Anda.
İskandinav mitolojisinde, Hod (Höd, Höðr veya Hoder olarak da yazılır), Odin ve Frigg’in kör oğlu olan bir tanrıdır. kendi kardeşi Baldr’ı öldürmesi için kandırılmıştır.
“Konuşmalarımda ‘Hepimiz Asgardialıyız’ diye şaka yapıp duruyorum,” dedi Baker. “Artık bu muhtemelen mezar taşımda olacak.”
Asgard arkea ağacı. Kredi: Austin’deki Texas Üniversitesi
“Bana göre en heyecan verici şey, biyologların bir arke olduğunu düşündüğü organizmadan Hodarchaeales adlı bu organizmaya geçişi görmeye başlıyor olmamız. ökaryot, ”diye açıkladı Baker. “Başka bir ifadeyle, bu Hod’lar arke dünyasındaki kardeş grubumuzdur.”
Baker, tüm arkeler içinde ökaryotları doğuranların Asgardlar olmasının mantıklı olduğunu söyledi. Ökaryotlar gibi, Asgard arkelerinin üyelerinin de genomlarında birden çok kopyası olan birçok gen vardır. Ökaryotlarda, genler kopyalandığında, yeni kopyalar genellikle yeni işlevler üstlenerek organizmalara yeni yetenekler kazandırdı. Bu, evrimin en büyük itici güçlerinden biriydi.
Baker, “Bu Asgard’larda özellikle gen kopyalarının neye yol açtığını bilmiyoruz,” dedi. “Fakat ökaryotlarda gen kopyalarının yeni işlevlere ve hücresel karmaşıklığın artmasına yol açtığını biliyoruz. Asgards’ın ökaryotları tanımlayan yeniliklere öncülük etmesinin yollarından birinin bu olduğunu düşünüyoruz.”
Arkeleri inceleyen bilim adamları, bir zamanlar ökaryotlara özel olduğu düşünülen birçok protein buldular. Baker bunun şu soruyu gündeme getirdiğini söyledi: Bu ökaryotik proteinler arkeada hangi işlevleri yerine getiriyor?
“Bence yaşamın bu daha basit biçimlerini ve ökaryotik özelliklerini incelemek bize kendimiz hakkında çok şey anlatacak,” dedi Baker. .
Referans: “Ökaryotların heimdallarchaeial atalarının çıkarımı ve yeniden inşası”, yazan Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva F. Caceres, Courtney W. Stairs, Valerie De Anda, Max E. Schön, Kiley W. Seitz , Nina Dombrowski, William H. Lewis, Felix Homa, Jimmy H. Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian F. Banfield, Emily St John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew B. Stott, Andreas Schramm, Kasper U. Kjeldsen, Andreas P. Teske, Brett J. Baker ve Thijs J. G. Ettema, 14 Haziran 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06186 -2
Bu araştırmaya destek, Moore and Simons Foundations, ABD Ulusal Bilim Vakfı, Wellcome Trust Vakfı, Avrupa Araştırma Konseyi, İsveç Araştırma Konseyi’ndeki Origin of Eukaryotes programı tarafından sağlanmıştır. Hollanda Araştırma Konseyi, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Wenner-Gren Vakfı, Yaşam Bilimi Laboratuvarı (İsveç) ve Avrupa Komisyonu’nun Marie Skłodowska-Curie Eylemleri.
UT Austin’den diğer yazarlar Kiley’dir. W. Seitz ve Nina Dombrowski. Ettema’nın yanı sıra diğer kurumlardan yazarlar arasında Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva Caceres, Courtney Stairs, Max Schön, William Lewis, Felix Homa, Jimmy Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian Banfield, Emily St. John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew Stott, Andreas Schramm, Kasper Kjeldsen ve Andreas Teske.