Ősi rokonok a tenger mélyén
2010-ben biológusok meglepő felfedezést tettek az Északi-tenger iszapjában: élőlényeket, amelyek DNS-e kísértetiesen hasonlított a miénkre. Az Asgard-archeáknak keresztelt mikrobák leszármazottai között ott találhatók az emberek, a fák, a bálnák – minden olyan élőlény, amelynek sejtmagja és mitokondriuma van. Kb. 2 milliárd évvel ezelőtt egy ilyen Asgard-ős indította el azt az evolúciós ösvényt, amelyből végül az eukarióták, így az ember is kialakult.
Sokáig azonban senki nem tudta, hogyan is néznek ki ezek a titokzatos lények. A DNS-ük elemzése már megtörtént, de élő Asgardot kimutatni, laboratóriumban tenyészteni és mikroszkóppal megfigyelni szinte lehetetlen volt. A tudósok fantáziáját izgatni kezdte, hogy vajon a sejtjeik belső szerkezete mennyire hasonlít a magasabb rendű élőlényekéhez.
Sokkoló hasonlóságok a sejtvázban
Néhány laboratóriumban már képesek voltak Asgard-archeákat tenyészteni, így rálátás nyílt arra, hogyan élnek és fejlődnek ezek az ősi élőlények. Fontos, hogy a kutatások során kiderült: sejtjeikben olyan fehérjék találhatók, amelyek – hozzánk hasonlóan – mikrotubulusokat, vagyis parányi csöves vázakat alkotnak. Ezek a csövek kiemelt szerepet töltenek be az eukarióta sejtfunkciókban: közreműködnek a sejt osztódásában, a kromoszómák rendezésében, a sejtszervecskék mozgatásában, sőt a sejt alakjának kialakításában is.
Most már biztos, hogy ezek a fehérjék jelen vannak az Asgard-archeákban is, ami felveti a kérdést: lehet, hogy sejtváz-építő képességük kulcsszerepet játszott az evolúció nagy ugrásában?
Hiányzó láncszem az evolúcióban
A prokarióta (sejtmag és nagyobb sejtszervecskék nélküli) és az eukarióta sejtek között óriási szakadék tátong. Az evolúció évmilliárdjaiból ez a szakasz szinte teljesen hiányzik, és semmilyen élő “köztes állapotot” nem sikerült felfedezni – egészen az Asgard-archeákig.
Az Asgardok DNS-ében olyan géneket fedeztek fel, amelyek korábban csak eukariótákban voltak ismertek. Ez lehetőséget ad annak feltérképezésére, hogy mivel indult az eukarióta sejt fejlődése: előbb jelent meg a mitokondrium, a sejtmag, a membrán vagy az “alkatrészek”?
Ennek alapján kijelenthető, hogy az Asgard-archeák tanulmányozása szó szerint lebbenti fel a fátylat arról, hogyan jöhetett létre a földi élet komplexitása.
Citoszkeleton: a sejt belső tartórendszere
Az eukarióta sejtek hatalmas méretüket, összetettségüket pontos belső szervezéssel érik el. Ebben a szervezőmunkában döntő szerepe van a citoszkeletonnak – egy szövethálószerű, dinamikus vázrendszernek, amely tubulinok és aktinok segítségével állandóan épül és bomlik. Ez a rendszer adja a sejt alakját, biztosítja a belső szállítást, sőt hozzájárul a sejt mozgásához is.
A legfrissebb kutatásokban sikerült élő Asgard-archeákban ehhez nagyon hasonló, tubulinból épült filamentumos szerkezeteket azonosítani. Ezek a kutatók által AtubA-nak és AtubB-nek nevezett fehérjék képesek voltak laboratóriumi körülmények között – rovarsejtekben – gyorsan, spontán csöveket formálni.
Apró csövek: az evolúció emlékeit őrzik?
A mikrotubulusok az eukarióta sejtekben 13 rudacskából állnak, az Asgard-archeáké viszont csupán 5 rudacskából épül fel. A felépítésük mégis ugyanaz: gyorsan és dinamikusan létrejönnek, szétesnek, alakot formálnak. Ennek ellenére élő archeasejtekben ritkán figyelték meg ezeket a csöveket, emiatt azt feltételezik, hogy speciális folyamatokban, talán a sejtosztódásban vesznek részt. Sejtdúsításuk rendkívül lassú, és körülményes környezetet igényel, ezért az élő megfigyelések komoly kihívást jelentenek.
Jelentőséggel bír, hogy ez a dinamikusan változó csőszerkezet egybevág azzal a teóriával, miszerint az eukarióta sejtmozgás eszközei – például a csillók és ostorok – ilyen rendszerekből eredhettek. Az, hogy az archeák csövei kevesebb elemből épülnek fel, új evolúciós pályákat vet fel.
Merre tovább? A kutatás új korszakot nyithat
A legnagyobb kérdés: vajon mit csinálnak ezek a tubulinok az archeasejtekben? Az, hogy ezek a csövek laboratóriumi körülmények között összeállnak, nem jelenti, hogy hétköznapi körülmények között is gyakori a jelenlétük. Ezért a tudósok most próbálnak olyan Asgard-archeát találni, amelynél gyorsabb az életciklus, és így könnyebb lesz élőben megfigyelni a citoszkeleton szerepét a sejtosztódásban.
Ennek fényében megállapítható, hogy az Asgard-archeák kutatása egy eddig ismeretlen fejlődési útvonalat tárhat fel: a sejtváz kialakulásától a komplex életformák megjelenéséig. Ami addig csak teória volt, most fokozatosan kiderül – parányi csövek, ősi fehérjék és néhány csepp tengeri iszap segítségével.
