Spanische Forscher schreiben die Entstehungsgeschichte komplexer Zellen neu – Bakterien und Riesenviren spielen Hauptrollen
Eine Studie in Nature legt nahe, dass die ersten komplexen Zellen aus einer langen genetischen Vermischung mehrerer Mikroben entstanden sind, nicht nur aus einem einzigen symbiotischen Ereignis – eine Herausforderung für das Lehrbuch-Narrativ der eukaryotischen Evolution.
Der Ursprung des komplexen Lebens auf der Erde, lange Zeit durch ein einziges symbiotisches Ereignis zwischen einem Archaeon und einem Bakterium erklärt, wurde als ein weitaus komplexerer und graduellerer Prozess mit einer größeren Besetzung an Mikroorganismen, einschließlich Riesenviren, neu dargestellt. Eine am 10. Juni 2026 in Nature veröffentlichte Studie, geleitet von Forschern des Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) und des Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona), nutzte über fünf Jahre Rechenarbeit am Supercomputer MareNostrum, um das genetische Profil des letzten eukaryotischen gemeinsamen Vorfahren (LECA) zu rekonstruieren.
Eine vollere evolutionäre Bühne
Jahrzehntelang besagte die dominierende, von der Biologin Lynn Margulis 1967 entwickelte Theorie, dass komplexe eukaryotische Zellen entstanden, als ein uraltes Archaeon ein Bakterium verschlang, das dann zum Mitochondrium, dem Energie produzierenden Organell der Zelle, wurde. Die neue Forschung verwirft dieses endosymbiotische Ereignis nicht, sondern ordnet es in eine längere, komplexere Erzählung ein. Die Analyse moderner Genome durch das Team legt nahe, dass vor und neben dieser Verschmelzung andere Mikroorganismen essentielle Gene beisteuerten.
Lange Zeit haben wir die Entstehung komplexer Zellen als eine Geschichte mit zwei Hauptakteuren erklärt: einem Archaeon und dem Bakterium, aus dem das Mitochondrium hervorging. Unsere Studie deutet darauf hin, dass diese Erzählung unvollständig ist und dass es weitere Akteure auf der Bühne gab, darunter andere Bakteriengruppen und Riesenviren, die den genetischen Austausch ermöglicht haben könnten.
Die Rolle von Bakterien und Riesenviren
Die Studie identifiziert bestimmte Bakteriengruppen wie Myxococcota und Planctomycetota als wahrscheinliche Beitragende. Erstere lieferten genetisches Material für den Aufbau innerer Zellkompartimente, während Letztere halfen, die strukturelle Komplexität der Zelle zu entwickeln. Auch Riesenviren scheinen eine Rolle gespielt zu haben, indem sie als Vehikel für den horizontalen Gentransfer zwischen diesen uralten Mikroben fungierten und genetisches Material in einem natürlichen Labor evolutionärer Experimente mischten.
Molekulare Archäologie mit einem Supercomputer
Ohne physische Fossilien aus der Zeit vor zwei Milliarden Jahren betrieb das Team eine Form molekularer Archäologie. Sie verglichen genomische Daten moderner Eukaryoten, Bakterien, Archaeen und Viren und verfolgten die Abstammung von Genfamilien, um deren Ursprünge zu bestimmen. Dies erforderte die immense Rechenleistung des Supercomputers MareNostrum, um eine riesige Vielfalt an Organismen zu durchforsten und uralte evolutionäre Signale zu erkennen.
- Erste einfache Zellen (Prokaryoten: Bakterien und Archaeen) erscheinen auf einer neu bewohnbaren Erde.
- Der letzte eukaryotische gemeinsame Vorfahr (LECA) entsteht nach einer langen Phase genetischer Vermischung zwischen Archaeen, mehreren Bakterien und Riesenviren.
- Lynn Margulis schlägt die Endosymbiontentheorie vor, die besagt, dass komplexe Zellen aus einer Symbiose zwischen einem Archaeon und einem Bakterium entstanden sind.
- Eine Studie in Nature von spanischen Forschern enthüllt eine komplexere Ursprungsgeschichte mit mehreren mikrobiellen Akteuren und horizontalem Gentransfer.
Ein allmählicher Paradigmenwechsel
Die Ergebnisse unterstützen einen Wandel hin zu einem graduelleren Modell der eukaryotischen Evolution. Statt eines plötzlichen Sprungs war die Entstehung der komplexen Zelle wahrscheinlich ein Millionen Jahre dauernder Prozess genetischer Vermischung und Integration. Die Arbeit verfeinert das Verständnis dessen, was die Forscher als die größte evolutionäre Diskontinuität in der Geschichte des Lebens bezeichnen, und liefert ein vollständigeres Bild davon, wie letztlich Tiere, Pflanzen und Pilze entstanden sind.
