LJUDI, životinje i biljke, odnosno svi složeni oblici života podrijetlom su u nekom smislu Asgarđani, pokazalo je novo znanstveno istraživanje.

Naime, nova studija, objavljena u časopisu Nature, utvrdila je da je najraniji zajednički predak svih složenih organizama, eukariota, drevni jednostanični organizam nazvan Asgard Archaea.

Podjela organizama na tri skupine

Arheje su mikroskopski organizmi koji pripadaju jednoj od tri glavne domene života na Zemlji, a karakteriziraju ih jednostavne stanice bez jezgre. Druge dvije su bakterije i eukarioti koji imaju složenije stanice, a mogu biti jednostanični i višestanični.

Zahvaljujući mikroskopiji, rani biolozi bili su u mogućnosti napraviti tek binarnu podjelu organizama na eukariote i bakterije. Eukarioti su imali velike, kompleksne stanice s unutarnjim odjeljcima, dok su bakterije uglavnom bile jednostavne i bez osobitih značajki.

To je nametnulo pitanje: kako je došlo do takvog ogromnog skoka u složenosti organizama?

Sekvenciranje DNA-a pružilo je neke naznake o odnosima među različitim granama na stablu života. No tek 2016. u hidrotermalnom izvoru u arktičkom krugu Atlantskog oceana poznatom kao Lokijev dvorac (prema nordijskom bogu Lokiju) pronađeni su organizmi koji su dobili ime Lokiarheje. Nakon tog otkrića znanstvenici su upotrijebili genom Lokiarheja kako bi pronašli veliku skupinu srodnih vrsta koje su nazvali Asgard Archaea. Genetski gledano, ti su organizmi najbliži srodnici složenih stanica. Pokazalo se da su im toliko bliski da bi svi organizmi sa složenim stanicama na stablu života mogli biti jedna grana ove skupine.

Otkriće ovih mikroorganizama pružilo je novi uvid u evolucijsku povijest života na Zemlji pa su znanstvenici nazivom Asgard, među ostalim, htjeli ukazati na njihovu važnost i jedinstvenost.

Što je Asgard?

Asgard je u nordijskoj mitologiji zamišljen kao grandiozan, prelijep grad smješten na nebu.

U njemu prebivaju nordijski bogovi kao što su Odin, Thor, Freya i Loki, a on je mostom Bifröst povezan s Midgardom, svijetom ljudi i drugim svjetovima. Prilično prikladno u ovoj evolucijskoj priči.

Potraga za prvim pretkom složenog života

Znanstvenici do danas nisu uspjeli precizno utvrditi zajedničkog pretka složenih organizama eukariota niti mogu točno znati kako su i zašto od jednostaničnih organizama nastali višestanični.

O ovome drugome postoje razne teorije. Primjerice, prema prvoj, teoriji o prednosti suradnje, višestanični organizmi nastali su zbog prednosti koju nosi udruživanje, specijalizacija i suradnja više stanica. Prema drugoj, teoriji o evolucijskoj prednosti, višestanični organizmi imali su veću sposobnost prilagodbe na različite uvjete okoline, veću otpornost na stres i veću efikasnost u iskorištavanju resursa.

Teorija postoji više, a moguće je da ih je više točno.

Prije više od dvije milijarde godina postojali su samo mikrobi

Procjenjuje se da su se najstariji eukarioti koji su do danas otkriveni razvili prije oko dvije milijarde godina, što ukazuje na to da su prije toga postojale samo različite vrste mikroorganizama.

"Koji su se događaji odvijali da su mikroorganizmi evoluirali u eukariote?" pita koautor nove studije Brett Baker, profesor integrativne biologije i morskih znanosti na Sveučilištu u Austinu.

"To je veliko pitanje. Pronalazak ovog zajedničkog pretka važan je korak u razumijevanju odgovora", istaknuo je za SciTechDaily.

Potraga za najbližim zajedničkim rođakom

U novom istraživanju tim pod vodstvom Thijsa Ettema sa Sveučilišta Wageningen u Nizozemskoj utvrdio je da je među svim mikrobima najbliži rođak svim kompleksnim oblicima života na stablu života red nazvan Hodarchaeales (ili ukratko u množini Hodi).

Hodi, koji se mogu pronaći u morskim sedimentima, jedna su od nekoliko podgrupa unutar veće skupine arheja Asgard.

Arheje Asgard evoluirale su prije više od 2 milijarde godina, a njihovi potomci još uvijek žive na Zemlji. Neke su otkrivene u sedimentima dubokog mora i u termalnim izvorima širom svijeta, no do sada su samo dvije vrste uspješno uzgojene u laboratoriju.

Genski vremeplov u prošlost

Kako bi ih što više i što bolje identificirali i istražili, znanstvenici su se potrudili prikupiti njihov genski materijal iz okoline i zatim sastaviti njihove genome. Na temelju genskih sličnosti s drugim organizmima koji se mogu uzgojiti i proučiti u laboratoriju znanstvenici nastoje razumjeti metabolizam i druge značajke Asgarda.

"Zamislite vremenski stroj, koji ne služi da biste istražili eru dinosaura ili drevnih civilizacija, već da biste duboko zaronili u potencijalne metaboličke reakcije koje su mogle pokrenuti početak kompleksnog života", rekla je Valerie De Anda, istraživačica koja radi u Bakerovom laboratoriju.

"Umjesto fosila ili drevnih artefakata, promatramo genske nacrte modernih mikroba kako bismo rekonstruirali njihovu prošlost", dodala je.

Proširenje popisa arheja Asgard

U svojem istraživanju tim je proširio poznatu genomsku raznolikost arheja Asgard, dodavši na listu za modeliranje više od 50 dosad neopisanih genoma. Njihova analiza pokazala je da je predak svih modernih arheja Asgard vjerojatno živio u vrućim okolinama te da je za život koristio CO2 i neke druge kemikalije.

S druge strane, Hodi, koji su bliže povezani s eukariotima, metabolički su sličniji nama, koriste ugljik i žive u hladnijim okolinama.

"To je zaista uzbudljivo jer prvi put gledamo molekularne nacrte pretka koji je predstavljao početak prvih eukariotskih stanica", rekla je De Anda.

Razvoj iz arheja Asgard je logičan

Baker smatra da ima smisla da su od svih arheja upravo one iz skupine Asgard bile preteče eukariota. Naime, poput eukariota, pripadnici te skupine u svojim genomima imaju mnogo gena s više kopija. Znanstvenici su već ranije uočili da su kod eukariota, nakon dupliciranja gena, nove kopije često preuzimale nove funkcije, dajući organizmima nove sposobnosti, što je bio jedan od glavnih pokretača evolucije.

"Ne znamo do čega su dovele duplikacije gena u ovim Asgardima", rekao je Baker.

"No znamo da su kod eukariota dovele do novih funkcija i povećanja stanične složenosti. Stoga mislimo da je to jedan od načina na koji su Asgardi doveli do inovacija koje određuju eukariote", pojasnio je.

Slične su nam i po proteinima

Znanstvenici koji proučavaju arheje pronašli su u njima brojne proteine koji su se nekoć smatrali jedinstvenima za eukariote.

Baker je rekao da se nameće pitanje koje su funkcije oni mogli obavljati u arhejama.

"Znanstveno proučavanje ovih jednostavnijih oblika života i njihovih eukariotskih karakteristika reći će nam puno o nama samima", poručio je Baker.