Grupimi tradicional i formave të jetës në prokariote dhe eukariote u rishikua në vitin 1977 kur karakterizimi i sekuencës së rARN-së zbuloi se arkeat (atëherë të quajtura 'archaebacteria') janë "të lidhura po aq larg me bakteret sa bakteret me eukariotët". Ky grupim i nevojshëm i organizmave të gjallë. në eubaktere (që përfshijnë të gjitha bakteret tipike), arkea dhe eukariote. Çështja e origjinës së eukarioteve mbeti. Në kohën e duhur, provat filluan të ndërtohen në favor të prejardhjes arkeale të eukariotëve. Me interes të veçantë ishte zbulimi se arkea e Asgard ka disa qindra gjene të proteinave të nënshkrimit eukariote (ESP) në gjenomin e tyre. ESP-të luajnë një rol vendimtar në zhvillimin e karakteristikave të citoskeletit dhe strukturave komplekse qelizore të eukarioteve. Në një studim zbulues të botuar më 21 dhjetor 2022, studiuesit kanë raportuar kultivim të suksesshëm të një kulture të pasuruar të arkeave të pakapshme Asgard, të cilën ata e imazhuan duke përdorur tomografinë krio-elektronike. Ata vëzhguan qelizat Asgard me të vërtetë kishin citoskelet kompleks të bazuar në aktinë. Kjo ishte prova e parë vizuale e drejtpërdrejtë e prejardhjes arkeale të eukariotëve, një hap i rëndësishëm në kuptimin e origjinës së eukariotëve.
Deri në vitin 1977, format e jetës në Tokë grupoheshin në eukariote (forma komplekse të karakterizuara nga përfshirja e materialeve gjenetike të qelizës në një bërthamë të përcaktuar mirë dhe prania e citoskeletit) dhe prokariote (forma më të thjeshta të jetës me material gjenetik në citoplazmë pa një bërthamë të specifikuar, duke përfshirë bakteret dhe arkebakteret). Mendohej se eukariotët qelizorë evoluan rreth 2 miliardë vjet më parë, ndoshta nga prokariotët. Por, si e kanë origjinën saktësisht eukariotët? Si lidhen format komplekse të jetës qelizore me format më të thjeshta të jetës qelizore? Kjo ishte një pyetje e madhe e hapur në biologji.
Përparimet teknologjike në biologjinë molekulare të gjeneve dhe proteinave ndihmuan në thellimin e thelbit të çështjes kur, në vitin 1977, u zbulua se arkeat (atëherë të quajtura 'arkebaktere') ishin " aq të lidhura me bakteret sa bakteret me eukariotët ". Dallimi i mëparshëm i formave të jetës në prokariotë dhe eukariote bazohej në ndryshimet fenotipike në nivelin e organeleve qelizore. Marrëdhënia filogjenetike, në vend të kësaj, duhet të bazohet në një molekulë të shpërndarë gjerësisht. ARN-ja ribozomale (rARN) është një biomolekulë e tillë që është e pranishme në të gjitha sistemet vetë-replikuese dhe sekuencat e së cilës ndryshojnë shumë pak me kalimin e kohës. Analiza e bazuar në karakterizimin e sekuencës së rARN-së bëri të nevojshme grupimin e organizmave të gjallë në eubaktere (që përfshijnë të gjitha bakteret tipike), arkea dhe eukariote.
Më pas, filluan të shfaqen prova të një marrëdhënieje më të ngushtë midis arkeave dhe eukariotëve. Në vitin 1983, u zbulua se polimerazat e ARN-së të varura nga ADN-ja të arkeave dhe eukariotëve janë të të njëjtit lloj; të dyja tregojnë veti imunokimike çuditërisht të ngjashme dhe të dyja rrjedhin nga një strukturë e përbashkët paraardhëse 2. Bazuar në një pemë filogjenetike të përbërë të nxjerrë nga një çift proteinash, një studim tjetër i botuar në vitin 1989, zbuloi një marrëdhënie më të ngushtë të arkeave me eukariotët sesa me eubakteret 3. Në këtë kohë, origjina arkeale e eukariotëve ishte përcaktuar, por speciet e sakta arkeale mbeteshin për t'u identifikuar dhe studiuar.
Rritja në studimet gjenomike pas suksesit në projektin e gjenomit , i dha një nxitje shumë të nevojshme kësaj fushe. Midis viteve 2015-2020, disa studime zbuluan se arkeat e Asgardit mbartin gjene specifike për eukariotët. Gjenomet e tyre janë të pasuruara me proteina që konsiderohen specifike për eukariotët. Këto studime identifikuan qartë arkeat e Asgardit si të afërta gjenetike më të afërta me eukariotët për shkak të pranisë së qindra gjeneve të proteinave të nënshkrimit eukariot (ESP) në gjenomën e tyre.
Hapi tjetër ishte vizualizimi fizik i strukturës së brendshme të bodrumit të arkeës së Asgardit për të konfirmuar rolin e ESP-ve, siç besohet gjerësisht se ESP-të luajnë një rol kyç në formimin e strukturave komplekse qelizore. Për këtë, nevojiteshin kultura shumë të pasuruara të kësaj arkeje, por Asgard dihet se është i pakapshëm dhe misterioz. duke shkaktuar vështirësi në kultivimin në sasi të mjaftueshme për t'i studiuar ato në një laborator. Sipas një studimi të raportuar së fundmi më 21 dhjetor 2022, kjo vështirësi tani është kapërcyer.
Pas gjashtë vitesh pune të palodhur, studiuesit kanë improvizur teknika dhe kanë kultivuar me sukses në laborator një kulturë shumë të pasuruar të ' Candidatus Lokiarchaeum ossiferum' , një anëtar i filumit Asgard. Ky ishte një arritje e jashtëzakonshme, gjithashtu sepse u mundësoi studiuesve të vizualizonin dhe studionin strukturat e brendshme qelizore të Asgard.
Tomografia krioelektronike u përdor për të imazhuar kulturën e pasuruar. Qelizat Asgard kishin trupa qelizorë kokoidë dhe një rrjet me zgjatime të degëzuara. Struktura e sipërfaqes qelizore ishte komplekse. Citoskeleti shtrihej në të gjithë trupat qelizorë. Filamentet e përdredhura me dy fije përbëjnë Lokiaktinën (domethënë homologët e aktinës të koduar nga Lokiarchaeota). Kështu, qelizat Asgard kishin citoskelet kompleks të bazuar në aktinë, të cilin studiuesit propozojnë se i paraprin evolucionit të eukariotëve të parë.
Si dëshmia e parë konkrete fizike/vizuale e prejardhjes arkeale të eukariotëve, ky është një përparim i jashtëzakonshëm në biologji.
***
Referencat:
- Woese CR dhe Fox GE, 1977. Struktura filogjenetike e domenit prokariotik: Mbretëritë primare. Botuar nëntor 1977. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088
- Huet, J., et al 1983. Arkebakteret dhe eukariotët zotërojnë polimeraza ARN të varura nga ADN-ja e një lloji të zakonshëm. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x
- Iwabe, N., et al 1989. Marrëdhënia evolucionare e arkebaktereve, eubaktereve dhe eukarioteve të nxjerra nga pemët filogjenetike të gjeneve të dyfishta. Proc. Natl Acad. Shkencë. SHBA 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355
- Rodrigues-Oliveira, T., et al. 2022. Citoskeleti i aktinës dhe arkitektura komplekse e qelizave në një arkeon Asgard. Publikuar: 21 dhjetor 2022. Natyra (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y
***
