Egyedülálló felfedezés
Takuro Nakayama, a Tsukuba Egyetem kutatója különösen aprólékos kutatómunkájáról ismert, gyakran apróbb élőlényeket vizsgál, mint mások. Azt kutatja, hogy az amúgy is picike sejtekben nincsenek-e még kisebb paraziták. Feltételezhető, hogy a parazita és a gazda közötti méretkülönbség néhol olyan, mintha egy ember és Godzilla között lenne. Az óceánokat figyelik, éppen azért, mert a tápanyaghiányos környezetben a sejtek gyakran összetett kapcsolatokat alakítanak ki: lazán kötődnek egymáshoz, ritka tápanyagokat cserélnek, néha akár szervezetten működnek együtt.
A tudósok a Citharistes regius nevű egysejtű dinoflagellátát keresték, amely egy kis üregben szimbiotikus cianobaktériumokat tart el. Egy tengervíz-mintából választottak ki célzottan egyetlen sejtet, amit aztán teljes genomfeltérképezéssel vizsgáltak. Az elvárható cianobaktérium-DNS mellett olyan szekvenciákat is azonosítottak, amelyek egy archea fajhoz tartoztak – az élet egyik doménjéhez.
A világ legkisebb genomja
Az archea genomja mindössze 238 000 bázispárból áll – összehasonlításképpen az emberi genom néhány milliárd, az E. coli baktériumé pedig több millió bázispárból áll. A C. regius szimbiotikus cianobaktériuma 1,9 millió bázispárral rendelkezik. Eddig azt gondolták, a Nanoarchaeum equitans volt a legkisebb genomú archea (490 000 bázispár), de az új élőlény gyakorlatilag ennek a fele. Először azt hitték, hibás adatot kaptak, de többféle technológiával is megismételték a szekvenálást, minden alkalommal ugyanaz a körkörös genom volt az eredmény. Ez bizonyította, hogy valós, teljes genomról van szó.
Az élőlényt Candidatus Sukunaarchaeum mirabile névre keresztelték – a japán Sukuna-biko-na istenség apró méretéről és a latin mirabile („csodálatos”) szóból.
Az élet határai: Se nem élő, se nem élettelen
A génadatbázisok vizsgálata feltárta, hogy a Sukunaarchaeum genetikája a puszta önreplikációhoz szükséges minimális fehérjékre korlátozódik. Hiányoznak a molekulaépítéshez, anyagcseréhez szükséges gének, ezért minden más sejtfunkciót a gazdasejttől kell kölcsönöznie – azaz teljesen rá van utalva.
A DPANN-archaeák csoportjába tartozik, amelyet gyakran ultra kisméretű archeáknak is hívnak, és általában szimbionták, nagyobb prokarióták felszínén tapadnak meg. Ezek az élőlények is rendkívül lecsökkent genommal rendelkeznek, de még egy sem volt ennyire szélsőséges. A Sukunaarchaeum külön fejlődési utat járt be.
Feltételezhető, hogy a gazdaszervezet számára nem nyújt előnyt, inkább önző parazitaként viselkedik, mint ahogyan azt más, hasonló életképtelen mikroorganizmusoknál tapasztalták. A bakteriális világban találni ennél is kisebb genomot – például a Carsonella ruddii körülbelül 159 000 bázispárral –, azonban ezek képesek aminosavat vagy vitamint termelni a gazdának. Ellenben a Sukunaarchaeum pusztán a saját szaporodásához szükséges géneket tartotta meg, minden mást elvesztett.
Nem sokkal később újabb csavar következett: egyes híradások odáig mentek, hogy vírushoz hasonlították, de van egy jelentős különbség: a Sukunaarchaeum rendelkezik saját riboszómával és génexpressziós apparátussal, csak nagyon leegyszerűsített formában, míg a vírusoknak ilyenjük sincs.
Mi számít életnek?
Mindez újra felveti az alapvető kérdést – hol húzható meg az élet határa? Ha egy sejt nem képes egyedül létezni, de a legszükségesebb replikációs funkciókat megtartja, még élőnek tekinthető? És vajon meddig hívhatók baktériumnak azok a szimbionták, amelyek már szinte csak a gazda sejtjeire támaszkodnak? Ugyanígy az eredetileg önálló szervek – például a mitokondriumok vagy kloroplasztiszok – mikor váltak organellummá, mikor veszítették el önálló életképességüket?
A Sukunaarchaeum genomjának jelentős részét egyelőre ismeretlen fehérjéket kódoló gének teszik ki, amelyek feltételezhetően a sejtfelszíni kölcsönhatásokban játszanak szerepet.
Identitása és valós gazdasejtje továbbra is kérdéses, hiszen a C. regius egy eukarióta, míg a DPANN-archaeák inkább más archeákhoz kötődnek. Egyelőre csak genetikai adatok révén ismert, hogyan él, mitől függ.
Az sem kizárható, hogy az ismeretlen gének között rejtőznek olyanok, amelyek kezdetben anyagcseréhez kapcsolódtak, csak annyira átalakultak, hogy jelenleg már nem ismerhetők fel.
Egy rejtett birodalom
A tudomány jelenleg csak a felszínt kapargatja ebben a rejtett mikrobiológiai univerzumban, ahol miniatűr organizmusok kapaszkodnak még kisebb parazitákba, azok pedig további élősködőket hordoznak magukban. Az evolúció révén szinte minden élőlénytípusból születtek olyanok, amelyek meghaladják a hétköznapi életfogalmakat, sőt az is lehet, hogy az ilyen típusú sejtek jóval gyakoribbak, mint eddig gondoltuk. Feltételezhető, hogy a baktériumok 25–50 százaléka is ilyenfajta parazita lehet.
Bár a Sukunaarchaeumot eddig csak a csendes-óceáni mintákban találták meg, a DNS-adatok sok hozzá hasonló organizmusra utalnak. Elképzelhető, hogy a rejtélyes mikroorganizmusok egész világa rejtőzik a tudósok szeme elől, amelyben a parazitizmus, az együttélés és az élet végtelen variációi jelentik az alkalmazkodás legvégső határait.
