Uusinta tietoa meidän omasta alkuperästämme
Elämä täällä Maa-planeetalla on kovin muotoista. Sitä löytyy joka lähtöön, joka paikkaan, kaiken näköistä, alkaen yksinkertaismmista viruksista, bakteereista ja arkeista – ja ulottuen meihin, eliökunnan ”kruunuihin”, niinkuin ainakin itse tämän asetelman koemme. Kuitenkin, olemme kaikki sitä yhtä ja samaa porukkaa: kaikki olemme kehittyneet omia polkujamme pitkin, alkaen siitä yhdestä ja samasta elämän alusta.
Suurin osa solullista eliökuntaa on todellakin rakenteensa ja elämäntapojensa puolesta noita mahdollisimman pieniä ja sukkelia otuksia, eli bakteereja ja arkkeja. Bakteereista jo tiedämme että niitä on jokapaikassa – niitä on kaikissa pinnoilla, kaikissa kosteissa paikoissa, kaikkien isompien eliöiden sisätiloissa, soluväleissä, jopa solujen sisällä. Niitä on maa- ja kallioperässä, eliökunta jatkuu sinne päin useita kilometrejä.
Tähän asti olemme luulleet, tietämättöminä, että arkit olisivat harvinaisempia, sellaisia kummajaisia joita on vain joissakin hyvin ekstreemeissä olosuhteissa. No niin ehkä onkin meidän näkökulmastamme – mutta tuota ekstreemiä ympäristöä löytyy tältä planeetalta valtavan paljon. Syvän meren sedimenteissä, suurilla geotermisillä alueilla missä merenpohja on kuumaa, löytyy valtavan suuri ja rikas eliökunta – joka muodostuu lähinnä arkeista!
Tämän meidän oman eukaryootti-linjamme sijoittuminen tähän yhteiseen elämän puuhun on ollut aika ongelmallista ymmärtää. On selvä juttu että eukaryoottien genomeissa (ja solurakenteissa) jotkut osat ovat yhteisiä bakteerieden kanssa, jotkut osat ovat yhteisiä arkkien kanssa – mutta suuri osa eukaryootti-genomia on sitten ihan omanlaistaan. Nämä omalaatuiset osat poikkeavat noista prokaryooteista esimerkiksi siten että eukaryoottigenomit käyttävät vielä paljon (paljon enemmän kuin nuo muut) sellaisia ikiaikaisia, RNA-maailman ajoilta perityviä kömpelöitä systeemeitä (ribozymejä) esimerkiksi RNA-molekyylien editoinnissa, ja RNA-välitteistä geenisäätelyä. Yleisesti ajatellaan että eukaryoottisolut olisivat syntyneet jonkinlaisena arkkien ja bakteerien yhdistelmänä, mutta on vaikea ajatella että nuo eukaryoottien vanhanaikaiset toimintamekanismit olisivat periytyneet pitkälle optimoiltuneilta ja tehokkailta prokaryooteilta. Eukaryoottien alkuperä onkin yhä jonkinlainen mysteeri elämän sukupuussa.
Uusinta tietoa
Anja Spang ja yhteistyökumppanit raportoivat toukokuun 14. päivän 2015 Nature-lehdessä (Nature 521:173-179) uuden arkkien sukupuuhun kuuluvan haaran ”Lokiarchea”. Tämä kuuluu arkkien monimutkaisimpaan TACK- haaraan (superphylum). Näitä arkkeja ei voida eristää puhtaiksi kasvatuslinjoiksi, vaan niitä voidaan vain eristää ja analysoida yhteisönä sieltä syvän meren sedimentistä. Nyt, saatuaan sekvenoitua suurimman osan tuon arkkiyhteisön genomisista, nämä tutkijat raportoivat että se muodostaa yhteiseen monofyleettisen, siis yhteisen kehitys-linjan eukaryoottien kanssa. TACK linjan arkeissa jo esiintyy joitakin eukaryooteille tyypillisiä aktiinia, tubuliinia, sekä ESCRT-III-solunjakautumiskoneiston ja transkriptio/translaatio-koneiston komponentteja koodaavia geenejä (eukaryootti-spesifisiä proteiineja, ESP). Nyt löydetty arkkilinja ilmeisesti edustaa varhaista arkkien ja eukaryoottien kehityslinjojen yhteistä välimuotoa.
Tämän arkki-suvun genomi on kooltaan noin 5 miljoonaa nukleotidia, ja 3% sen koodaamista proteiineista on selvästi samaa alkuperää eukaryoottiproteiinien kanssa. Näistä homologisista proteiineista löytyy mm. useita aktiini-geenejä, useita fagosytoosiin liittyviä geenejä (Ras-perheeseen kuuluvat pienet GTPaasit), ja useita ESCRT-III kompleksiin liittyviä geenejä. Niistä löytyy myös proteiineja jotka kuuluvat BAR/IMD proteiiniperheeseen, jotka aiheuttavat kalvojen kaareutumista eukaryooteissa.
Laji on löydetty hyvin runsaslukuisena syvän merenpohjan sedimenteistä, Eteläisen Jäämeren keskiselänteen hydrotermiseltä alueelta. Tämä antaa lisävahvistusta oletukselle elämän alkuperästä juuri tämän tyyppisillä alueilla. Kirjoittajat summaavat johtopäätöksissään, että eukaryottien alkuperänä toimi ”monimutkainen arkkityppinen esi-isä” – jolla oli olemassa aktiini-tyyppinen solun tukiranka. Sillä oli myös kalvojen muokkaamiskoneisto joka mahdollisti fagosytoosin, ja mahdollisti myös eubakteeri-symbionttien (mitokondrion ja viherhiukkasen) sisäänoton. He myös sanovat että näiden samojen eukaryootti-geenien satunnainen tai harvinainen esiintyminen joissakin muissa arkkilinjoissa osoittaa niiden kehittyneen tämäntapaisesta yhteisestä kantamuodosta yksinkertaisempaan suuntaan.
Näiden uusien tietojen valossa lajien – ja eliökunnan päähaarojen – polveutumishistoria on nyt jännempää kuin koskaan aikaisemmin! Nature-artikkelissaan Anja Spang ja kumppanit kertovat tämän uuden arkkilinjan nimeämisestä seuraavaa (vapaasti suomennettuna): ”Tämä eukaryooteille sukua oleva arkki-linja on nimetty Lokiarcheotaksi sen löytöpaikkaan, nimeltä ”Lokin Linna” (Loki’s Castle) mukaan. ”Loki linna” puolestaan on saanut nimensä norjalaisen muinais-taruston Loki-jumalan mukaan. Loki on muotoaan alati muuttava jumaluus, ja sen on kuvattu olevan ”järkyttävän monimuotoinen, hämmentävä, ja ambivalentti hahmo, joka on aiheuttanut lukemattoman monia ratkaisemattomia ristiriitoja ja erimielisyyksiä”. Aivan täysin analogisesti eukaryoottien alkuperään liittyvän väittelyn kanssa!!!
Spang A, ja kahdeksan muuta tekijää (2015). Complex archaea that bridges the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature 521:173-179.
Uutta tietoa minulle myös se, että on sähköä syöviä bakteereja. Se ei pitänyt olla mahdollista. Oppikirjat menevät uusiksi.
En ole myöskään aikaisemmin tiennyt, että bakteerit voivat sairastua autoimmuunitautiin. Eli tuhoavat omaa DNA:aata.
On se vaan niin mukava tietää. Ihminen on loputtoman utelias.
Niin on. Mukava tietää! Ihan mitä vaan , sitä miten maailma on täynnä ihmeellisiä asioita. toinen toistaan kummallisempia!
Olettekos huomanneet, että jos ihminen oivaltaa maailmasta jotain erikoista, niin luonto vastaa vielä erikoisemmalla!
…niinpä: todellisuus on tarua ihmeellisempää!
Todellisuus on tarua ihmeellisempi.