Nova studija sugeriše da su mikrobi, koji su se nekada smatrali „neprijateljima kiseonika“, zapravo naučili da ga koriste, što daje uvid u to kako su nastale prve složene ćelije – a kasnije i svi biljni i životinjski organizmi. Pre više od dve milijarde godina, dok Zemljina atmosfera još nije sadržala značajne količine kiseonika, jedna grupa mikroba možda je već razvila sposobnost da živi sa njim, postavljajući temelje za evoluciju složenog života.
Genetsko istraživanje mulja i morske vode pokazalo je da najbliži poznati mikrobiološki rođaci biljaka i životinja – grupa poznata kao Asgard arheje – poseduju molekularne mehanizme za korišćenje kiseonika, pa čak i za pretvaranje u energiju. Ranije su mnoge Asgard arheje bile povezivane sa okruženjima siromašnim kiseonikom. Ova nova saznanja mogu pomoći da se objasni kako je došlo do ključne fuzije mikroba i bakterije, iz koje su nastale složene ćelije sa mitohondrijama.
Studija, objavljena 18. februara u časopisu Nature, pokazuje da su Asgard arheje možda bile tolerantnije na kiseonik nego što se ranije verovalo. „Većina Asgarda danas se nalazi u okruženjima bez kiseonika,“ rekao je Brett Baker, profesor na Univerzitetu u Teksasu. „Ali one koje su najbliže eukariotima žive u mestima sa kiseonikom, poput plitkih obalnih sedimenata i vodenog stuba, i imaju mnogo metaboličkih puteva koji koriste kiseonik. To sugeriše da je naš eukariotski predak verovatno imao iste procese.“
Asgard arheje, nazvane po svetu bogova iz nordijske mitologije, otkrivene su 2015. godine u dubokomorskim sedimentima kod hidrotermalnog izvora „Lokijev zamak“. Od tada su istraživači identifikovali više grupa, uključujući Lokiarchaeota, Thorarchaeota i Odinarchaeota. Kasnija istraživanja pokazala su da Asgardi poseduju brojne „eukariotske potpisne“ gene, što ukazuje na blisku vezu sa eukariotima – organizmima čije ćelije imaju jedro i organele.
Da bi razumeli kako su Asgardi mogli da podnose kiseonik, naučnici su istraživali mikrobiološke zajednice u Bohai moru (30 metara dubine) i u Guaymas basenu (2.000 metara dubine). Analizirali su oko 15 terabajta DNK iz morskih sedimenata, rekonstruisali preko 13.000 mikrobioloških genoma i izdvojili stotine sekvenci koje pripadaju Asgardima.
Rezultati su pokazali prisustvo gena povezanih sa aerobnim disanjem – procesom koji koristi kiseonik za dobijanje dodatne energije iz hrane. Uz pomoć AI alata AlphaFold2, istraživači su predvideli strukture proteina i potvrdili postojanje molekularnih mehanizama tolerantnih na kiseonik. Posebno se izdvojila grupa Heimdallarchaeia, čiji genomi sadrže delove sistema za prenos elektrona i proizvodnju energije uz kiseonik, kao i enzime za neutralizaciju toksičnih nusproizvoda kiseonika.
Ako su ove sposobnosti postojale kod arhejskog pretka složenih ćelija, poznata „fuzija“ sa bakterijom postaje lakša za zamisliti.
„Kiseonik se pojavio u okruženju, a Asgardi su se prilagodili,“ rekao je Baker. „Pronašli su energetsku prednost u korišćenju kiseonika i zatim evoluirali u eukariote.“
Mitohondrije, energetski centri unutar složenih ćelija, potiču od bakterije koja za opstanak zahteva kiseonik. Arheje – jedan od tri velika domena života – smatraju se domaćinima u važnoj priči o susretu mikroba i bakterije, a dugo se verovalo da su prilagođene životu bez kiseonika. Nova studija, objavljena 18. februara u časopisu Nature, sugeriše da su Asgard arheje, potencijalni domaćini, možda bile tolerantnije na kiseonik nego što se ranije pretpostavljalo.
„Većina Asgarda koje danas poznajemo pronađena je u okruženjima bez kiseonika,“ rekao je Brett Baker, vanredni profesor morskih nauka na Univerzitetu u Teksasu. „Ali pokazalo se da one koje su najbliže eukariotima žive u mestima sa kiseonikom, poput plitkih obalnih sedimenata ili u vodenom stubu, i poseduju mnoge metaboličke puteve koji koriste kiseonik. To sugeriše da je naš eukariotski predak verovatno imao iste procese.“
Dalibor Stamenković je glavni urednik MPM-a, freelance copywriter, digitalni kreator i dizajner. Zadužen je za održavanje i uređivanje svih članaka na sajtu. Bavi se prevodom, obradom i adaptacijom sadržaja za magazin, govori više stranih jezika i kreira marketing i sadržaj za društvene mreže MPM-a.
Posebno se posvećuje temama iz muzike, filma, kulture i lifestyle oblasti, koje uređuje kroz prepoznatljivu MPM estetiku.
