Hayot shakllarining prokaryotlar va eukariotlarga an'anaviy guruhlanishi 1977 yilda rRNK ketma-ketligi xarakteristikasi arxeyalar (o'sha paytda "arxebakteriyalar" deb ataladigan) "bakteriyalar eukaryotlar bilan bog'liq bo'lgani kabi bakteriyalar bilan ham uzoqroq bog'liqligi" aniqlanganda qayta ko'rib chiqildi. Bu tirik organizmlarning guruhlanishini talab qildi. eubakteriyalarga (barcha tipik bakteriyalar kiradi), arxeya va eukariotlarga aylanadi. Eukaryotlarning kelib chiqishi masalasi saqlanib qoldi. Vaqti kelib, eukaryotlarning arxeik ajdodlari foydasiga dalillar paydo bo'la boshladi. Asgard archaea genomida bir necha yuzlab eukaryotik imzo oqsillari (ESP) genlari mavjudligi alohida qiziqish uyg'otdi. ESP lar eukariotlarning sitoskeleton va murakkab hujayrali tuzilmalarining rivojlanishida hal qiluvchi rol o'ynaydi. 21-yil 2022-dekabrda chop etilgan yutuq tadqiqotida tadqiqotchilar krioelektron tomografiya yordamida tasvirga tushirib bo‘lmaydigan Asgard arxeyasining boyitilgan madaniyati muvaffaqiyatli yetishtirilgani haqida xabar berishdi. Ular Asgard hujayralarida aktinga asoslangan murakkab sitoskeleton mavjudligini kuzatishdi. Bu eukariotlarning arxeal ajdodlarining birinchi to'g'ridan-to'g'ri vizual dalili bo'lib, eukariotlarning kelib chiqishini tushunishda muhim qadam edi.
1977 yilgacha Yerdagi hayot shakllari guruhlarga bo'lingan eukaryotlar (yaxshi belgilangan yadroga hujayraning genetik materiallarini kiritish va sitoskeleton mavjudligi bilan tavsiflangan murakkab shakllar) va prokaryotlar (aniq yadrosiz sitoplazmada genetik materialga ega bo'lgan oddiyroq hayot shakllari, shu jumladan bakteriyalar va arxebakteriyalar). Bu uyali deb hisoblangan eukaryotlar taxminan 2 milliard yil oldin, ehtimol prokaryotlardan paydo bo'lgan. Ammo eukaryotlar qanday qilib aniq paydo bo'lgan? Murakkab hujayrali hayot shakllari oddiy hujayrali hayot shakllari bilan qanday bog'langan? Bu biologiyada katta ochiq savol edi.
Gen va oqsilning molekulyar biologiyasidagi texnologik yutuqlar 1977 yilda arxeya (o'sha paytda "arxebakteriyalar" deb ataladigan) "" deb topilganida, masalaning mohiyatini o'rganishga yordam berdi.Bakteriyalar kabi bakteriyalar bilan yaqin bog'liqdir eukaryotlar. "Ilgari hayot shakllarini prokaryotlar va eukariotlarga ajratish hujayra organellalari darajasidagi fenotipik farqlarga asoslangan edi. Filogenetik munosabatlar, aksincha, keng tarqalgan molekulaga asoslangan bo'lishi kerak. Ribosomal RNK (rRNK) shunday biomolekulalardan biri bo'lib, barcha o'z-o'zini ko'paytiruvchi tizimlarda mavjud bo'lib, uning ketma-ketligi vaqt o'tishi bilan juda kam o'zgaradi. RRNK ketma-ketligini tavsiflashga asoslangan tahlil tirik organizmlarni eubakteriyalarga (barcha tipik bakteriyalarni o'z ichiga olgan) guruhlashni talab qildi. arxey, va eukariotlar1.
Keyinchalik, arxeya va eukariotlar o'rtasidagi yaqinroq munosabatlarning dalillari paydo bo'la boshladi. 1983 yilda arxeyaning DNKga bog'liq RNK polimerazalari va eukaryotlar bir xil turdagi; ikkalasi ham hayratlanarli darajada o'xshash immunokimyoviy xususiyatlarni ko'rsatadi va ikkalasi ham umumiy ajdodlar tuzilishidan olingan2. 1989 yilda nashr etilgan boshqa tadqiqot oqsil juftligining xulosa qilingan kompozit filogenetik daraxtiga asoslanib, eubakteriyalarga qaraganda arxelarning eukaryotlar bilan yaqinroq aloqadorligini aniqladi.3. Bu vaqtga kelib, arxeal kelib chiqishi eukaryotlar aniqlangan, ammo aniq arxe turlarini aniqlash va o'rganish kerak edi.
Muvaffaqiyatdan keyin genomik tadqiqotlarda o'sish genom loyihasi, bu sohaga juda kerakli fillipni taqdim etdi. 2015-2020 yillar orasida bir nechta tadqiqotlar Asgard ekanligini aniqladi arxey eukariotlarga xos genlarni olib yuradi. Ularning genomlari eukariotlarga xos bo'lgan oqsillar uchun boyitilgan. Ushbu tadqiqotlar Asgard archaea genomida yuzlab eukaryotik imzo oqsillari (ESP) genlari mavjudligi sababli eukaryotlarga eng yaqin genetik yaqinlikka ega ekanligini aniq aniqladi.
Keyingi qadam ESP larning rolini tasdiqlash uchun Asgard arxeyasining ichki yerto'la tuzilishini jismoniy tasavvur qilish edi, chunki ESP murakkab hujayrali tuzilmalarni shakllantirishda asosiy rol o'ynaydi. Buning uchun ushbu arxeyaning yuqori darajada boyitilgan madaniyati kerak edi, ammo Asgard tushunarsiz va sirli ekanligi ma'lum. ularni laboratoriyada o'rganish uchun etarlicha katta miqdorda etishtirishda qiyinchilik tug'diradi. Yaqinda 21-yil 2022-dekabrda eʼlon qilingan tadqiqotga koʻra, bu qiyinchilik endi yengib oʻtildi.
Tadqiqotchilar olti yillik mashaqqatli mehnatdan so'ng doğaçlama texnikani yaratdilar va laboratoriyada muvaffaqiyatli o'stirdilar, yuqori darajada boyitilgan madaniyat.Candidatus Lokiarchaeum ossiferum', Asgard filumining a'zosi. Bu ajoyib yutuq edi, chunki bu tadqiqotchilarga Asgardning ichki hujayra tuzilmalarini tasavvur qilish va o'rganish imkonini berdi.
Boyitish madaniyatini tasvirlash uchun krio-elektron tomografiya qo'llanildi. Asgard hujayralarida kokkoid hujayra tanalari va shoxlangan o'simtalar tarmog'i mavjud edi. Hujayra sirtining tuzilishi murakkab edi. Sitoskeleton hujayra tanasi bo'ylab tarqaldi. O'ralgan ikki ipli filamentlar Lokiaktinni (ya'ni, Lokiarchaeota tomonidan kodlangan aktin gomologlari) o'z ichiga oladi. Shunday qilib, Asgard hujayralarida murakkab aktinga asoslangan sitoskeleton mavjud bo'lib, tadqiqotchilar birinchi marta evolyutsiyadan oldinroq bo'lgan. eukaryotlar.
Eukaryotlarning arxeal ajdodlarining birinchi aniq jismoniy/vizual dalili sifatida bu biologiyadagi ajoyib muvaffaqiyatdir.
***
Manbalar:
- Woese CR va Fox GE, 1977. Prokaryotik domenning filogenetik tuzilishi: Birlamchi shohliklar. 1977 yil noyabr oyida nashr etilgan. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088
- Huet, J., va boshq 1983. Arxebakteriyalar va eukariotlar umumiy turdagi DNKga bog'liq RNK polimerazalariga ega. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x
- Ivabe, N., va boshq 1989. Arxebakteriyalar, eubakteriyalar va eukaryotlarning evolyutsion munosabatlari ikki nusxadagi genlarning filogenetik daraxtlaridan olingan. Proc. Natl akad. Sci. AQSh 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355
- Rodriges-Oliveyra, T., va boshq. 2022. Asgard arxeonidagi aktin sitoskeleti va murakkab hujayra arxitekturasi. Nashr qilingan: 21 dekabr 2022 yil. Tabiat (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y
***
