منشاء اشکال پیچیده حیات کشف شد

چه چیزی منشاء حیات موجودات پیچیده روی زمین شده است؟ این یک سوال مهم اما بی پاسخ در زیست شناسی است. محققان تیم کریستا شلپر در دانشگاه وین و تیم مارتین پیلهوفر در دانشگاه ETH زوریخ، گامی مهم در جهت حل این معما برداشته اند.

به گزارش تکناک، این دانشمندان موفق به پرورش یک آرکئون خاص و مشخص کردن دقیق تر ویژگی های آن با استفاده از روش های میکروسکوپی شدند.

این باکتری آغازین، ویژگی‌های سلولی منحصربه‌فردی را نشان می‌دهد و ممکن است یک “پازل گمشده” تکاملی در رابطه با منشاء اشکال پیچیده‌تر حیات ، مانند حیوانات و گیاهان باشد. این مطالعه اخیرا در مجله Nature منتشر شده است.

امروزه فرض بر این است که آغازیان و باکتری‌ها نقش اصلی را در تکامل یوکاریوت‌ها بازی کرده‌اند. اعتقاد بر این است که یک سلول اولیه یوکاریوتی از همزیستی نزدیک بین آغازیان و باکتری‌ها، حدود دو میلیارد سال پیش تکامل یافته است.

در سال 2015 ،مطالعات ژنومی در بررسی گونه های محیطی در اعماق دریا، گروهی از باکتری های آغازین به نام آسگارد را کشف کردند که در شجره حیات، این باکتری ها نزدیک‌ترین خویشاوندان یوکاریوت‌ها هستند. اولین تصاویر از سلول های باکتری آسگارد در سال 2020 از کشت های غنی سازی شده توسط یک گروه ژاپنی منتشر شد.

آسگاردهای آغازین از رسوبات دریایی کشت می شوند

کارگروه این تحقیق، کریستا شلپر در دانشگاه وین اکنون برای اولین بار موفق به پرورش نماینده ای از این گروه در غلظت های بالاتر شده است.این باکتری ها از رسوبات دریایی در سواحل پیران در اسلوونی بدست آمدند اما در وین هم دیده شده اند. به دلیل رشد این باکتری ها به تراکم سلولی بالا، این باکتری نماینده را می توان به خوبی مطالعه کرد. دکتر تیاگو رودریگز-الیویرا، یکی از اولین نویسندگان این مطالعه گزارش می دهد: به دست آوردن این ارگانیسم بسیار حساس در یک کشت پایدار در آزمایشگاه بسیار دشوار و پر زحمت بود.

موفقیت چشمگیر این گروه تحقیقاتی وینی در کشت آسگارد بسیار غنی شده، سرانجام امکان بررسی دقیق تری از سلول ها را با میکروسکوپ فراهم کرد. محققان ETH در گروه مارتین پیلهوفر از یک میکروسکوپ الکتروالکترونی مدرن برای گرفتن عکس از سلول‌های منجمد شده استفاده کردند. پیلهوفر توضیح می‌دهد: این روش، بینش سه‌بعدی از ساختارهای سلولی داخلی را امکان‌پذیر می‌سازد.

فلورین وولببر، که ماه ها صرف بررسی سلول های آسگارد در زیر میکروسکوپ کرد، می گوید: سلول های این باکتری ها از بدنه های سلولی گرد با امتداد سلولی نازک و گاهی بسیار طولانی تشکیل شده اند. این ساختارهای شاخک مانند حتی گاهی اوقات به نظر می رسد که پیکرهای سلولی مختلف را به یکدیگر متصل می کنند. این سلول ها همچنین حاوی شبکه گسترده ای از رشته های اکتین هستند که تصور می شود منحصر به سلول های یوکاریوتی هستند. این مسئله نشان می دهد که ساختارهای اسکلت سلولی گسترده ای در باکتری های آغازین، قبل از ظهور اولین یوکاریوت ها پدید آمده و به نظریه های تکاملی پیرامون این رویداد مهم و دیدنی در تاریخ حیات دامن می زند.

بینش هایی برای آینده

کریستا شلپر عقیده دارد ارگانیسم جدید ما، به نام Lokiarchaeum ossiferum، پتانسیل زیادی برای ارائه بینش های پیشگامانه بیشتر در مورد تکامل اولیه یوکاریوت ها دارد. شش سال طول کشیده است تا ما به یک تجربه پایدار و بسیار غنی دست یابیم، اما اکنون می‌توانیم از این تجربه برای انجام بسیاری از مطالعات بیوشیمیایی و کشت سایر آسگاردهای آغازین استفاده کنیم.

علاوه بر این، دانشمندان اکنون می‌توانند از روش‌های تصویربرداری جدید توسعه‌یافته در ETH برای بررسی تعاملات نزدیک بین آسگاردها آغازین و جفت های باکتریایی آن‌ها استفاده کنند. فرآیندهای بیولوژیکی سلولی پایه مانند تقسیم سلولی نیز می تواند در آینده مورد مطالعه قرار گیرد تا منشاء تکاملی این مکانیسم ها در یوکاریوت ها مشخص شود.