Hiszpańscy naukowcy przepisują historię powstania komórek złożonych, dodając bakterie i olbrzymie wirusy do obsady
Badanie opublikowane w Nature sugeruje, że pierwsze komórki złożone powstały w wyniku długotrwałego mieszania genetycznego wielu drobnoustrojów, a nie tylko pojedynczego zdarzenia symbiotycznego, podważając podręcznikową narrację o ewolucji eukariontów.
Pochodzenie złożonego życia na Ziemi, od dawna wyjaśniane pojedynczym zdarzeniem symbiotycznym między archeonem a bakterią, zostało przedstawione jako znacznie bardziej złożony i stopniowy proces z udziałem szerszego zestawu mikroorganizmów, w tym olbrzymich wirusów. Badanie opublikowane 10 czerwca 2026 roku w Nature, prowadzone przez naukowców z Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) i Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona), wykorzystało ponad pięć lat pracy obliczeniowej na superkomputerze MareNostrum do zrekonstruowania składu genetycznego ostatniego wspólnego przodka eukariontów (LECA).
Bardziej zatłoczona scena ewolucyjna
Przez dziesięciolecia dominująca teoria, zapoczątkowana przez biolog Lynn Margulis w 1967 roku, głosiła, że złożone komórki eukariotyczne powstały, gdy starożytny archeon pochłonął bakterię, która następnie stała się mitochondrium, organellum produkującym energię. Nowe badania nie odrzucają tego zdarzenia endosymbiotycznego, ale umieszczają je w dłuższej, bardziej złożonej narracji. Analiza współczesnych genomów przeprowadzona przez zespół sugeruje, że przed i obok tego połączenia inne mikroorganizmy wniosły niezbędne geny.
Przez długi czas wyjaśnialiśmy pochodzenie komórek złożonych jako historię z dwoma głównymi bohaterami: archeonem i bakterią, która dała początek mitochondrium. Nasze badanie sugeruje, że ta narracja jest niekompletna i że na scenie było więcej aktorów, w tym inne grupy bakterii i olbrzymie wirusy, które mogły ułatwiać wymianę genetyczną.
Rola bakterii i olbrzymich wirusów
Badanie identyfikuje konkretne grupy bakterii, takie jak myxococcota i planctomycetota, jako prawdopodobnych uczestników. Pierwsze dostarczyły materiału genetycznego do budowy wewnętrznych przedziałów komórkowych, podczas gdy drugie pomogły w rozwoju złożoności strukturalnej komórki. Olbrzymie wirusy również wydają się odgrywać rolę, działając jako nośniki poziomego transferu genów między tymi starożytnymi drobnoustrojami, przetasowując materiał genetyczny w naturalnym laboratorium ewolucyjnych eksperymentów.
Archeologia molekularna z superkomputerem
Bez fizycznych skamieniałości sprzed dwóch miliardów lat zespół uprawiał formę archeologii molekularnej. Porównali dane genomowe współczesnych eukariontów, bakterii, archeonów i wirusów, śledząc pochodzenie rodzin genów, aby określić ich pochodzenie. Wymagało to ogromnej mocy obliczeniowej superkomputera MareNostrum, aby przesiać ogromną różnorodność organizmów i wykryć starożytne sygnały ewolucyjne.
- Pierwsze proste komórki (prokarioty: bakterie i archeony) pojawiają się na nowo nadającej się do zamieszkania Ziemi.
- Ostatni Wspólny Przodek Eukariontów (LECA) wyłania się po długim okresie mieszania genetycznego archeonów, wielu bakterii i olbrzymich wirusów.
- Lynn Margulis proponuje teorię endosymbiozy, sugerując, że komórki złożone powstały z symbiozy archeonu i bakterii.
- Badanie w Nature przeprowadzone przez hiszpańskich naukowców ujawnia bardziej złożoną historię pochodzenia z udziałem wielu mikrobiologicznych aktorów i horyzontalnego transferu genów.
Stopniowa zmiana paradygmatu
Wyniki wspierają przesunięcie w kierunku bardziej stopniowego modelu ewolucji eukariontów. Zamiast nagłego skoku, pojawienie się złożonej komórki było prawdopodobnie wielomilionowym procesem mieszania i integracji genetycznej. Praca udoskonala zrozumienie tego, co naukowcy nazywają największą nieciągłością ewolucyjną w historii życia, zapewniając pełniejszy obraz tego, jak ostatecznie powstały zwierzęta, rośliny i grzyby.
