Biyolojik evrim tarihindeki en önemli evrimlerden biri, 2 milyar yıl önce ökaryotların ortaya çıkmasıydı.
Münih'teki Ludwig Maximilian Üniversitesi'ndeki bilim adamları, ökaryotların (ilk çekirdekli hücreler) evriminde hidrojenin önemini destekleyen bir grup gizemli tek hücreli organizmanın ekolojisi üzerine yeni bir çalışma yaptılar. Bakış açısının rolü. Yeryüzündeki yaşamın evrimindeki en önemli gelişmelerden biri, yaklaşık 2 milyar yıl önce, ilk ökaryotların (benzersiz çekirdekli tek hücreli organizmalar) ortaya çıkmasıyla meydana geldi. Bu ilk ökaryotik soy, daha sonra bitkiler ve hayvanlar da dahil olmak üzere tüm yüksek organizmaları üretecek, ancak kökeni henüz belli değil.
Birkaç yıl önce, mikrobiyologlar, bu soruna yeni ipuçları sağlayan deniz çökeltilerindeki DNA dizilerini analiz ettiler. Bu birikintiler, Arktik Okyanusu'ndaki orta Atlantik Okyanusu sırtındaki Rocky Castle (Nordic Vulcan'ın adını taşıyan) adlı hidrotermal bir delikte bulundu. İçerdikleri DNA moleküllerinin dizilimi, daha önce bilinmeyen bir grup mikroorganizmadan geldiklerini ortaya çıkardı. DNA'dan türetilen hücreler doğrudan izole edilemez ve tanımlanamazsa da, dizi verileri bunların Paleozoik ile yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, araştırmacılar bu yeni gruba Rocky Archaeological Tower adını verdiler. Archaea ve Bacteria, bilinen en eski tek hücreli organizma soylarıdır.
Rocky Archaeological Group'un genomları, çarpıcı bir şekilde, diğer ökaryotlara özgü yapısal ve biyokimyasal özellikler sergileyebileceklerini gösteriyor. Bu, Rocky Archaeological Group'un ökaryotların son ortak atası ile ilişkili olabileceğini gösterir. Aslında, Rocky Castle'daki Rocky Archaeological Group'un DNA sistematik genomik analizi, ökaryotların ve Paleozoik'in son ortak atalarından birinin soyundan geldiklerini kuvvetle göstermektedir. Louisiana Eyalet Üniversitesi Yer ve Çevre Bilimleri Bölümü'nden Profesör William Orsey, Oldenburg Üniversitesi ve Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü'nden bilim adamları ile işbirliği yaptı.
Rocky Archaeological Group'un aktivitesini ve metabolizmasını doğrudan kontrol etmek artık mümkün. Bu sonuçlar, Rocky Archaeological Group ile ökaryotlar arasındaki ilişkiyi destekler ve ilk ökaryotların evriminin çevresel doğasına dair ipuçları sağlar.Bu yeni keşif, Nature Microbiology dergisinde yayınlandı. Ökaryotlar için en olası durum, konağın paleontolojik bir hücre olduğu ve simbiyotun bir bakteri olduğu simbiyotik bir ilişkiden kaynaklanmasıdır. Bu teoriye göre, bakteriyel simbiyont daha sonra ökaryotik hücrelerin enerji üretiminden sorumlu hücre içi organeller olan mitokondri üretir.
Bir hipotez, archaea konağının metabolizmasının hidrojene bağlı olduğu ve mitokondrinin öncülerinin hidrojen üretmesidir. Bu "hidrojen hipotezi", bu iki çiftlenmiş hücrenin hidrojen bakımından zengin hipoksik bir ortamda yaşayabileceğini varsayar, hidrojen kaynağından ayrılırlarsa, hayatta kalmak için birbirlerine daha bağımlı hale gelecekler ve bu da endojen olaylara yol açabilir. Bu varsayımsal Ur arkeolojik grubunun soyundan gelen Rocky Arkeoloji Grubu da hidrojene bağlıysa, bu hidrojen hipotezini destekleyecektir. Ancak, şimdiye kadar, bu eski canlıların doğal ortamlarındaki ekolojik durumları hala bir tahmindir. Kayalık Arkeolojik Kule'nin hücresel metabolizması, Namibya kıyılarındaki yoğun hipoksik bölgedeki deniz yatağı çökeltilerinin çekirdeğinden çıkarılan hücresel metabolizma şimdi ilk kez karakterize ediliyor.
Bu, bu örneklerde bulunan RNA analiz edilerek yapılır.RNA molekülleri genomik DNA'dan kopyalanır ve protein sentezi için taslak olarak kullanılır. Bu nedenle, dizi, gen aktivitesinin modelini ve seviyesini yansıtır. Dizi analizi, bu numunelerdeki Rocky Arkeolojik bakteri sayısının, bakterilerin 100 ila 1.000 katı olduğunu gösterdi. Bu, bu çökeltilerin uygun yaşam alanları olduğunu ve faaliyetlerini teşvik ettiğini güçlü bir şekilde gösterir. Araştırmacılar, laboratuvardaki tortu örneklerinde Rocky Arkeolojik Grubu'nun zenginleştirme kültürünü oluşturabilirler. Bu, bu hücrelerin metabolizmasını incelemek için karbon izotoplarını belirteç olarak kullanmalarına izin verdi.
Sonuçlar, bu mikroorganizmaların karmaşık bir metabolik yol ağı kullandığını göstermektedir. Ek olarak, bu veriler Rocky Archaea'nın karbondioksiti sabitlemek için hidrojen kullandığını doğruluyor. Bu süreç metabolizmanın verimliliğini artırır ve bu türlerin hipoksik doğal ortamlarındaki sınırlı enerjiye rağmen yüksek düzeyde biyokimyasal aktiviteyi sürdürmelerine izin verir. Deneysel kanıtlar, ilk ökaryotik hücrelerin hidrojen hipotezini doğruladı Bu nedenle, ilk ökaryotlar, günümüzün modern kayalık arkeolojik faunasında özellikle aktif olan çökeltiler gibi hipoksik ve hidrojen açısından zengin deniz çökeltilerinden kaynaklanmış olabilir.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi
Referans dergisi "Nature Microbiology"
DOI: 10.1038 / s41564-019-0630-3
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
