Een microbe gevonden in de modderige diepten van de Stille Oceaan lijkt niet veel anders dan een klodder met tentakels. Maar dit bescheiden kleine organisme kan de geheimen bevatten over hoe de eerste meercellige levensvormen evolueerden, volgens nieuw onderzoek.
Lang voordat complexe organismen bestonden, was de wereld de thuisbasis van eenvoudige eencellige organismen, archaea en bacteriën. Tussen 2 miljard en 1,8 miljard jaar geleden begonnen deze micro-organismen te evolueren, wat leidde tot de opkomst van meer complexe levensvormen, eukaryoten genaamd, een groep die mensen, dieren, planten en schimmels omvat. Maar deze ongelooflijke reis waar het leven overging van zwemblokken naar wandelende (en in sommige gevallen denken en voelen) dieren wordt nog steeds slecht begrepen.
Wetenschappers hadden eerder verondersteld dat een groep microben, Asgard archaea genaamd, de veelgevraagde voorouders van eukaryoten waren, omdat ze volgens een verklaring vergelijkbare genen bevatten als hun complexe tegenhangers. Om te analyseren hoe deze microben eruit zagen en hoe deze overgang mogelijk was, heeft een groep onderzoekers in Japan een decennium doorgebracht met het verzamelen en analyseren van modder van de bodem van de Omine Ridge voor de kust van Japan.
Het team bewaarde de moddermonsters - en de micro-organismen erin - in een speciale bioreactor in het laboratorium die de omstandigheden nabootste van de diepzee waarin ze werden gevonden. Jaren later begonnen ze de micro-organismen in de monsters te isoleren. Het oorspronkelijke doel van de wetenschappers was om microben te vinden die methaan eten en die mogelijk afvalwater kunnen opruimen, volgens de New York Times. Maar toen ze ontdekten dat hun monsters een voorheen onbekende stam van Asgard archaea bevatten, besloten ze deze te analyseren en in het laboratorium te laten groeien.
Ze noemden de nieuw gevonden soort van Asgard archaea Prometheoarchaeum syntrophicum naar de Griekse god Prometheus, die naar verluidt mensen uit modder heeft geschapen. Ze ontdekten dat deze archaea relatief trage groeiers waren en slechts elke 14 tot 25 dagen verdubbelden.
Hun analyse bevestigde dat P. syntrophicum had een groot aantal genen die leken op die van eukaryoten. Deze genen bevatten inderdaad de instructies voor het maken van bepaalde eiwitten in deze microben; maar de eiwitten creëerden, zoals verwacht, geen organel-achtige structuren zoals die in eukaryoten.
Ze ontdekten ook dat de microben aan hun buitenkant lange, vertakte tentakelachtige uitsteeksels hadden die zouden kunnen worden gebruikt om voorbijgangers op te pakken. Het team ontdekte inderdaad dat de microben de neiging hadden zich aan andere bacteriën in de laboratoriumschotels te hechten.
De auteurs stellen een hypothese voor over wat er in deze oude wateren gebeurde: ongeveer 2,7 miljard jaar geleden begon zuurstof zich op onze planeet op te hopen. Maar omdat hij zo lang in een wereld zonder zuurstof heeft geleefd, zou dit element giftig blijken te zijn voor P. syntrophicum, legden de auteurs uit in een video.
Dus de P. syntrophicum heeft mogelijk een nieuwe aanpassing ontwikkeld: een manier om partnerschappen aan te gaan met bacteriën die zuurstoftolerant waren. Deze bacteriën zouden geven P. syntrophicum de noodzakelijke vitamines en verbindingen om te leven, terwijl ze op hun beurt zich voeden met het afval van de archaea.
Naarmate het zuurstofgehalte nog verder toenam, P. syntrophicum is misschien agressiever geworden, grijpt voorbijtrekkende bacteriën met zijn lange tentakelachtige structuren en internaliseert het. Binnen in de P. syntrophicumzou deze bacterie uiteindelijk kunnen zijn geëvolueerd tot een energieproducerende organel-sleutel tot overleving van eukaryoten: de mitochondriën.
Het succes van het team bij het kweken Prometheoarchaeum na inspanningen die meer dan een decennium beslaan, betekent dit een enorme doorbraak voor de microbiologie, "schreven Christa Schleper en Filipa L. Sousa, beide onderzoekers van de Universiteit van Wenen die niet betrokken waren bij de studie, in een begeleidend redactioneel artikel in het tijdschrift Nature." zet de weg voor het gebruik van moleculaire en beeldvormende technieken om de stofwisseling van Prometheoarchaeum en de rol van in archaeale celbiologie. "
De bevindingen werden op 15 januari gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
