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 топторго бөлүнгөн эукариоттор (клетканын генетикалык материалдарынын так аныкталган ядрого кириши жана цитоскелеттин болушу менен мүнөздөлгөн татаал формалар) жана прокариоттор (белгиленген ядросу жок цитоплазмада генетикалык материалы бар жөнөкөй жашоо формалары, анын ичинде бактериялар жана архебактериялар). Бул уюлдук деп ойлошкон эукариоттор болжол менен 2 миллиард жыл мурун пайда болгон, кыязы, прокариоттордон. Бирок, эукариоттор кантип пайда болгон? Жөнөкөй клеткалык жашоо формалары менен татаал клеткалык жашоо формалары кандайча байланышкан? Бул биологияда чоң ачык суроо болчу.
Гендердин жана протеиндердин молекулярдык биологиясындагы технологиялык жетишкендиктер 1977-жылы археялар (ал кезде «архебактериялар» деп аталган) «'Бактериялар менен бактериялар сыяктуу эле алыскы байланышта эукариоттор. "Жашоо формаларынын мурда прокариоттор жана эукариоттор болуп бөлүнүшү клетка органеллдеринин деңгээлиндеги фенотиптик айырмачылыктарга негизделген. Филогенетикалык байланыш, тескерисинче, кеңири таралган молекулага негизделиши керек. Рибосомалык РНК (рРНК) бардык өзүн-өзү репликациялоочу системаларда бар жана ырааттуулугу убакыттын өтүшү менен өтө аз өзгөргөн ушундай биомолекулалардын бири. рРНК ырааттуулугун мүнөздөөгө негизделген талдоо тирүү организмдерди эубактерияларга (бардык типтүү бактерияларды камтыган) топтоштурууну талап кылды. архей, жана эукариоттор1.
Андан кийин археялар менен эукариоттордун ортосундагы тыгыз байланыштын далилдери пайда боло баштады. 1983-жылы архейлердин ДНКга көз каранды РНК полимеразалары жана эукариоттор бирдей типтеги; экөө тең таң калыштуу окшош иммунохимиялык касиеттерге ээ жана экөө тең жалпы ата-бабалардын түзүлүшүнөн алынган2. 1989-жылы басылып чыккан дагы бир изилдөө протеин жуптарынын тыянак курамдуу филогенетикалык дарагынын негизинде эубактерияларга караганда эукариоттор менен археялардын жакыныраак байланышын аныктаган.3. Бул убакытка чейин, археалдык келип чыгышы эукариоттор аныкталган, бирок так археологиялык түрлөрүн аныктоо жана изилдөө керек болгон.
Ийгиликтен кийин геномдук изилдөөлөрдүн өсүшү геном долбоору, бул аймакка абдан керектүү fillip камсыз кылган. 2015-2020-жылдар аралыгында, бир нече изилдөөлөр Asgard деп табылган архей эукариоттун спецификалык гендерин алып жүрүшөт. Алардын геномдору эукариотторго мүнөздүү белоктор үчүн байытылган. Бул изилдөөлөр геномунда жүздөгөн эукариоттук протеиндердин (ESPs) генинин болушунан улам, Асгард археясынын эукариотко эң жакын генетикалык жакындыгы так аныкталган.
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.
Окумуштуулар алты жылдык талыкпаган эмгектин натыйжасында техниканы импровизациялашты жана лабораторияда ийгиликтүү өстүрүштү, жогорку деңгээлде байытылган маданиятты 'Candidatus Lokiarchaeum ossiferum', Асгард филумунун мүчөсү. Бул изилдөөчүлөргө Асгарддын ички клеткалык структураларын визуализациялоого жана изилдөөгө мүмкүндүк бергендиктен, эң сонун жетишкендик болду.
Крио-электрондук томография байытуу маданиятын сүрөттөө үчүн колдонулган. Асгард клеткалары коккоид клеткаларынын денелери жана бутактанган протрузиялар тармагы болгон. Клетка бетинин түзүлүшү татаал болгон. Цитоскелет клетканын бардык денелерине тараган. Ийилген эки жиптүү жипчелер Локиактинди (б.а. Lokiarchaeota тарабынан коддолгон актин гомологдору) камтыйт. Ошентип, Асгард клеткалары татаал актинге негизделген цитоскелетке ээ болгон, ал изилдөөчүлөр биринчи эволюциядан мурда болгон. эукариоттор.
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
***
