Жашоо формаларынын прокариоттор жана эукариоттор болуп салттуу группировкасы 1977-жылы рРНК ырааттуулугун мүнөздөгөндө археялар (ал кезде “архебактериялар” деп аталат) “бактериялар эукариоттор менен кандай алыс болсо, бактериялар да ошончолук жакын” экени аныкталганда кайра каралып чыккан. Бул тирүү организмдердин топтошуусун талап кылган эубактерияларга (бардык типтүү бактерияларды камтыйт), археяларга жана эукариотторго. Эукариоттордун келип чыгышы жөнүндө маселе калган. Убакыттын өтүшү менен эукариоттордун археалдык тегинин пайдасына далилдер түзүлө баштады. Асгард археясынын геномунда бир нече жүздөгөн эукариоттук кол протеиндердин (ESPs) гендери бар экендиги өзгөчө кызыгууну жараткан. ESPs эукариоттордун цитоскелет жана татаал клетка структураларынын өзгөчөлүктөрүн өнүктүрүүдө чечүүчү ролду ойнойт. 21-жылдын 2022-декабрында жарыяланган сергек изилдөөдө изилдөөчүлөр криоэлектрондук томографиянын жардамы менен сүрөткө түшүрүлгөн Асгард археясынын байытылган маданияты ийгиликтүү өстүрүлгөнүн билдиришти. Алар Асгард клеткаларында актинге негизделген татаал цитоскелет бар экенин байкашкан. Бул эукариоттордун археалдык ата-тегинин биринчи түздөн-түз визуалдык далили, эукариоттордун келип чыгышын түшүнүүдө олуттуу кадам болгон.
1977-жылга чейин Жердеги тиричилик формалары эукариотторго (клетканын генетикалык материалдарынын так аныкталган ядрого киргизилиши жана цитоскелеттин болушу менен мүнөздөлгөн татаал формалар) жана прокариотторго (цитоплазмасында белгилүү бир ядросуз генетикалык материалы бар, анын ичинде бактериялар жана архебактериялар бар жөнөкөй тиричилик формалары) топтоштурулган. Клеткалык эукариоттор болжол менен 2 миллиард жыл мурун, балким, прокариоттордон пайда болгон деп эсептелген. Бирок, эукариоттор кантип пайда болгон? Татаал клеткалык тиричилик формалары жөнөкөй клеткалык тиричилик формалары менен кантип байланышкан? Бул биологияда чоң ачык суроо болгон.
Ген менен белоктун молекулярдык биологиясындагы технологиялык жетишкендиктер 1977-жылы архейлердин (ал кезде "архейбактериялар" деп аталган) бактериялар менен эукариоттор сыяктуу эле алыскы туугандыгы аныкталганда , маселенин өзөгүн изилдөөгө жардам берди . " Тирүү организмдердин прокариотторго жана эукариотторго мурда бөлүнүшү клетка органеллаларынын деңгээлиндеги фенотиптик айырмачылыктарга негизделген. Филогенетикалык байланыш, тескерисинче, кеңири таралган молекулага негизделиши керек. Рибосомалык РНК (рРНК) - бул бардык өзүн-өзү көбөйтүүчү системаларда бар жана ырааттуулугу убакыттын өтүшү менен өтө аз өзгөргөн ушундай биомолекулалардын бири. рРНК ырааттуулугун мүнөздөөгө негизделген анализ тирүү организмдерди эубактерияларга (бардык типтүү бактерияларды камтыган), архейлерге жана эукариотторго топтоштурууну талап кылды1.
Кийинчерээк, архейлер менен эукариоттордун ортосундагы тыгыз байланыштын далилдери пайда боло баштаган. 1983-жылы архейлер менен эукариоттордун ДНКга көз каранды РНК полимеразалары бир типте экени аныкталган ; экөө тең таң калыштуу окшош иммунохимиялык касиеттерди көрсөтөт жана экөө тең жалпы ата-баба түзүлүшүнөн келип чыгат2 . Белок жубунун болжолдуу курама филогенетикалык дарагынын негизинде, 1989-жылы жарыяланган дагы бир изилдөө архейлердин эубактерияларга караганда эукариоттор менен тыгыз байланышын аныктаган3 . Бул убакка чейин эукариоттордун архейдик келип чыгышы аныкталган, бирок так архейдик түрлөрү аныкталып, изилдене элек болчу.
Геномдук долбоордогу ийгиликтен кийин геномдук изилдөөлөрдөгү өсүш бул тармакка абдан керектүү кошумча болду. 2015-2020-жылдар аралыгында бир нече изилдөөлөр Асгард археялары эукариотторго мүнөздүү гендерди алып жүрөрүн аныкташкан. Алардын геномдору эукариотторго мүнөздүү деп эсептелген белоктор менен байытылган. Бул изилдөөлөр Асгард археяларынын геномунда жүздөгөн эукариоттук белги белокторунун (ESP) гендеринин болушунан улам эукариотторго эң жакын генетикалык жакындыгын так аныктады.
Кийинки кадам ESPs ролун тастыктоо үчүн Asgard археясынын ички жертөлө түзүлүшүн физикалык түрдө элестетүү болду, анткени ESP татаал клеткалык структуралардын пайда болушунда негизги ролду ойнойт. Бул үчүн, бул археянын абдан байытылган маданияттары керек болчу, бирок Асгард кармалгыс жана сырдуу экени белгилүү. аларды лабораторияда изилдөө үчүн жетиштүү көлөмдө өстүрүү кыйынчылык жаратат. 21-жылдын 2022-декабрында жакында жарыяланган изилдөөгө ылайык, бул кыйынчылык азыр жеңип чыкты.
Изилдөөчүлөр алты жылдык талыкпаган эмгектин натыйжасында ыкмаларды импровизациялап, Асгард филумунун мүчөсү болгон " Candidatus Lokiarchaeum ossiferum" өсүмдүктүн байытылган культурасын лабораторияда ийгиликтүү өстүрүштү . Бул укмуштуудай жетишкендик болду, анткени бул изилдөөчүлөргө Асгарддын ички клеткалык түзүлүштөрүн элестетүүгө жана изилдөөгө мүмкүндүк берди.
Байытылган культураны сүрөткө тартуу үчүн криоэлектрондук томография колдонулган. Асгард клеткаларында коккоиддик клетка денелери жана бутактанган чыгып турган тармактар болгон. Клетканын бетинин түзүлүшү татаал болгон. Цитоскелет клетка денелерине жайылып кеткен. Буралган кош жиптүү жипчелер Локиактинди (б.а. Локиархеота тарабынан коддолгон актин гомологдорун) камтыйт. Ошентип, Асгард клеткаларында изилдөөчүлөр биринчи эукариоттордун эволюциясынан мурун пайда болгон татаал актинге негизделген цитоскелет болгон деп божомолдошот.
Эукариоттордун археалдык ата-тегинин биринчи конкреттүү физикалык/визуалдык далили катары бул биологиядагы көрүнүктүү прогресс болуп саналат.
***
Колдонулган адабияттар:
- Woese CR and Fox GE, 1977. Прокариоттук домендин филогенетикалык структурасы: Баштапкы падышалыктар. 1977-жылдын ноябрында жарыяланган. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088
- Хуэт, Ж., жана башкалар 1983. Архебактериялар жана эукариоттор жалпы типтеги ДНКга көз каранды РНК полимеразаларына ээ. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x
- Ивабе, Н. жана башкалар 1989. Архебактериялардын, эубактериялардын жана эукариоттордун эволюциялык байланышы кайталанган гендердин филогенетикалык дарактарынан алынган. Прок. Natl Acad. Sci. АКШ 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355
- Родригес-Оливейра, Т. жана башкалар. 2022. Актин цитоскелети жана Асгард археонунда татаал клетка архитектурасы. Жарыяланганы: 21 Декабрь 2022. Nature (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y
***
