Mgawanyiko wa kimapokeo wa aina za maisha katika prokariyoti na yukariyoti ulirekebishwa mwaka wa 1977 wakati tabia ya mfuatano wa rRNA ilipofichua kwamba archaea (wakati huo inaitwa 'archaebacteria') ''inahusiana kwa mbali na bakteria kama vile bakteria wanavyohusiana na yukariyoti.'' Mpangilio huu uliolazima wa viumbe hai. ndani ya eubacteria (inayojumuisha bakteria zote za kawaida), archaea, na yukariyoti. Swali la asili ya eukaryotes lilibaki. Baadaye, ushahidi ulianza kuunga mkono asili ya kale ya yukariyoti. Jambo la kupendeza zaidi lilikuwa ugunduzi kwamba Asgard archaea ina mamia kadhaa ya jeni za saini za yukariyoti (ESPs) katika jenomu zao. ESPs huchukua jukumu muhimu katika ukuzaji wa sitoskeletoni na sifa changamano za miundo ya seli za yukariyoti. Katika utafiti wa mafanikio uliochapishwa tarehe 21 Disemba 2022, watafiti wameripoti kilimo kilichofanikiwa cha tamaduni iliyoboreshwa ya Asgard archaea ambayo waliipiga picha kwa kutumia cryo-electron tomografia. Waliona seli za Asgard kweli zilikuwa na cytoskeleton tata ya msingi wa actin. Huu ulikuwa ushahidi wa kwanza wa moja kwa moja wa kuona wa asili ya archaeal ya yukariyoti, hatua muhimu katika kuelewa asili ya yukariyoti.
Hadi 1977, aina za maisha Duniani ziliwekwa katika vikundi eukaryoti (aina tata zinazoonyeshwa na kuingizwa kwa nyenzo za kijeni za seli kwenye kiini kilichofafanuliwa vizuri na uwepo wa cytoskeleton) na prokariyoti (aina rahisi za maisha zilizo na nyenzo za kijeni kwenye saitoplazimu bila viini maalum, pamoja na bakteria na archaebacteria). Ilifikiriwa kuwa seli eukaryoti iliibuka kama miaka bilioni 2 iliyopita, labda kutoka kwa prokaryotes. Lakini, yukariyoti zilianza jinsi gani hasa? Je, aina changamano za maisha ya seli, zimeunganishwa vipi na aina rahisi za maisha ya seli? Hili lilikuwa swali kubwa wazi katika biolojia.
Maendeleo ya kiteknolojia katika biolojia ya molekuli ya jeni na protini yalisaidia kuangazia kiini cha suala hilo wakati, mnamo 1977, archaea (wakati huo iliitwa 'archaebacteria') iligunduliwa kuwa ''zinahusiana sana na bakteria kama vile bakteria zinavyohusiana eukaryoti. '' Tofauti ya awali ya aina za maisha katika prokariyoti na yukariyoti ilitokana na tofauti za phenotypical katika ngazi ya organelles ya seli. Uhusiano wa phylogenetic unapaswa, badala yake, kuwa msingi wa molekuli iliyosambazwa sana. Ribosomal RNA (rRNA) ni biomolecule moja kama hii ambayo iko katika mifumo yote ya kujinakilisha na ambayo mfuatano wake hubadilika kidogo sana kulingana na wakati. Uchambuzi kulingana na uainishaji wa mfuatano wa rRNA ulilazimu upangaji wa viumbe hai katika eubacteria (unaojumuisha bakteria zote za kawaida), archaea, na yukariyoti1.
Baadaye, ushahidi wa uhusiano wa karibu kati ya archaea na yukariyoti unaanza kujitokeza. Mnamo 1983, iligunduliwa kuwa polymerases ya RNA inayotegemea DNA ya archaea na eukaryoti ni za aina moja; zote zinaonyesha sifa zinazofanana za immunochemical na zote mbili zinatokana na muundo wa kawaida wa mababu2. Kulingana na mti wa filojenetiki wa jozi ya protini, utafiti mwingine uliochapishwa mwaka wa 1989, ulifunua uhusiano wa karibu wa archaea na yukariyoti kuliko eubacteria.3. Kwa wakati huu, asili ya archaeal ya eukaryoti ilianzishwa lakini spishi halisi za kiakiolojia zilibaki kutambuliwa na kuchunguzwa.
Ukuaji wa masomo ya jeni kufuatia mafanikio katika mradi wa genome, ilitoa mjazo unaohitajika sana kwa eneo hili. Kati ya 2015-2020, tafiti kadhaa ziligundua kuwa Asgard archaea kubeba jeni maalum za yukariyoti. Jenomu zao hutajiriwa kwa protini zinazochukuliwa kuwa maalum kwa yukariyoti. Masomo haya yalibainisha kwa uwazi Asgard archaea kuwa na ukaribu wa karibu wa kijeni kwa yukariyoti kwa sababu ya kuwepo kwa mamia ya jeni za saini za yukariyoti (ESPs) katika jenomu zao.
Hatua iliyofuata ilikuwa kuibua taswira ya muundo wa pishi ya ndani ya Asgard archaea ili kuthibitisha jukumu la ESP kama inavyoaminika kuwa ESPs huchukua jukumu muhimu katika uundaji wa miundo changamano ya seli. Kwa hili, tamaduni zilizoboreshwa sana za archaea hii zilihitajika lakini Asgard inajulikana kuwa ngumu na ya kushangaza. kusababisha ugumu wa kulima kwa wingi wa kutosha kuzisoma kwenye maabara. Kulingana na utafiti ulioripotiwa hivi majuzi tarehe 21 Desemba 2022, ugumu huu sasa umeshindikana.
Watafiti, kufuatia miaka sita ya kazi ngumu, wameboresha mbinu na wamefanikiwa kukuza katika maabara, utamaduni ulioboreshwa sana wa '.Mgombea Lokiarchaeum ossiferum', mwanachama wa kikundi cha Asgard. Haya yalikuwa mafanikio ya ajabu, pia kwa sababu hii iliwawezesha watafiti kuibua na kusoma miundo ya ndani ya seli za Asgard.
Tomografia ya elektroni ya Cryo ilitumika kuonyesha utamaduni wa uboreshaji. Seli za Asgard zilikuwa na miili ya seli ya coccoid na mtandao wa matawi yenye matawi. Muundo wa uso wa seli ulikuwa mgumu. Cytoskeleton kupanuliwa katika miili ya seli. Filamenti zenye nyuzi mbili zilizosokotwa hujumuisha Lokiactin (yaani, homologues za actin zilizosimbwa na Lokiarchaeota). Kwa hivyo, seli za Asgard zilikuwa na cytoskeleton tata ya msingi wa actin, ambayo watafiti wanapendekeza, ilitangulia mageuzi ya kwanza. eukaryoti.
Kama ushahidi wa kwanza halisi wa kimaumbile/wa kuona wa asili ya kiakale ya yukariyoti, haya ni maendeleo ya ajabu katika biolojia.
***
Marejeo:
- Ole CR na Fox GE, 1977. Muundo wa Phylogenetic wa kikoa cha prokaryotic: Falme za msingi. Ilichapishwa Novemba 1977. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088
- Huet, J., et al 1983. Archaebacteria na yukariyoti huwa na polymerases ya RNA inayotegemea DNA ya aina ya kawaida. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x
- Iwabe, N., et al 1989. Uhusiano wa mageuzi wa archaebacteria, eubacteria, na yukariyoti unaotokana na miti ya filojenetiki ya jeni zilizorudiwa. Proc. Natl Acad. Sayansi. Marekani 86, 9355-9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355
- Rodrigues-Oliveira, T., et al. 2022. Sitoskeleton ya Actin na usanifu wa seli tata katika archaeon ya Asgard. Iliyochapishwa: 21 Desemba 2022. Nature (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y
***
