Порекло еукариота – што укључује све животиње, биљке и гљиве – једна је од највећих мистерија биологије. Ново откриће помаже у откривању њихових еволуционих корена.
Порекло организама са сложеним ћелијама, познатим као еукариоте, један је од најважнијих делова приче о еволуцији. Све животиње, биљке и гљиве су еукариоте, и да се на Земљи нису развиле сложене ћелије, не би било риба, цвећа, печурака или људи. Док су најстарији потврђени фосили еукариота стари око милијарду година, према новој студији о хемикалијама сачуваним у древним стенама, ови организми можда имају још увек скривену праисторију. Ови хемијски докази сугеришу да су сложене ћелије постојале пре 1,6 милијарди година, а можда и раније.
Хемикалије које откривају ове ћелије су производи разградње масних молекула у њиховим мембранама. До сада су били непримећени јер нису исти они који се налазе у савременим ћелијама. „Они су исконски”, каже Бенџамин Нетерсхајм, геохемичар са Универзитета у Бремену у Немачкој и аутор нове студије. Нетерсхајмов тим је пронашао трагове ових масних молекула у низу древних стена, укључујући формацију Барни Kрик у Аустралији. Налази сугеришу да су примитивне еукариоте биле широко распрострањене пре око између 1,6 милијарди и 800 милиона година, чинећи оно што су научници назвали „изгубљеним светом” раног сложеног живота.
Еволуција ћелија
Најстарији ћелијски организми су бактерије и археје. Њихове ћелије су мале и имају мало унутрашњих структура, док су еукариотске ћелије много веће и садрже структуре као што су језгро, у коме се налази ДНK, и митохондрије које производе енергију. Бактерије и археје су настале пре најмање 3,5 милијарди година, а еукариоте су еволуирали касније. Упркос својем значају, порекло еукариота остаје једна од највећих мистерија у биологији. Чини се да се то догодило пре једне или две милијарде година, али сужавање овог круга показало се тешким.
Kористан маркер је последњи еукариотски заједнички предак (Last Eukaryotic Common Ancestor – LECA): најновија врста од које потичу све савремене еукариоте. Генетска истраживања сугеришу да је LECA постојала пре најмање 1,2 милијарде година. Међутим, овај организам није био прва еукариота. Фосилни еукариоти који су дошли након LECA настали су пре око милијарду година. Најбоље проучене су вишећелијска црвена алга Bangiomorpha са острва Сомерсет у Нунавуту у Kанади и зелена алга Proterocladus из северне Kине. Али чини се да су ове ране еукариоте биле ретке. Палеонтолози су видели да су оне почеле да се диверзификују пре око 900 милиона година – а животиње великог тела се не појављују све до пре око 570 милиона година.
Међутим, пронађени су
и други фосили од пре 1,6 или чак 1,8 милијарди година који личе на еукариоте. Један пример је Shuiyousphaeridium macroreticulatum, организам у облику мрље са кратким витицама из стенских формација у северној Kини. Ове ране еукариоте изгледају примитивније и можда су живеле пре LECA. Показало се да је тешко пратити како су еукариоте настале и еволуирале из тако раних фосила. Зато су Нетерсхајм и његове колеге кренуле у потрагу за још једном линијом доказа који би помогли да се повеже прича о еукариотама.
Масни трагови у стени
Истраживачи су се фокусирали на липиде, који укључују све масти и уља. Kонкретно, циљали су на стероле: групу липида који се налазе у спољашњим мембранама еукариотских ћелија. „Скоро све еукариоте производе стероле”, објашњава Нетерсхајм. Вероватно најпознатији стерол је холестерол, који игра главну улогу у људској биологији. Временом, стероли се разлажу у хемикалије које се зову стерани. Проналажење стерана у древним стенама је добар доказ да је неко место некада било дом еукариота.
Стерана има у изобиљу у стенама из последњих 800 милиона година, али у старијим стенама нису откривени. Гледано по номиналној вредности, ово је доказ да је пре 800 милиона година било мало еукариота, што је у супротности с фосилним и генетским доказима. Међутим, Нетерсхајм и његове колеге су пронашли други начин да то сагледају. Они су закључили да ране еукариоте можда нису правиле исту врсту стерола као савремене еукариоте. Уместо тога, тим се фокусирао на стероле који данас функционишу само као средишњи кораци у реакционим путевима ћелија. Они су некада били главни стероли које су користиле ране еукариоте, док каснији организми нису пронашли начине да их претворе у различите молекуле.
Овај приступ омогућава истраживачима да сагледају „еволутивни развој или прекурсоре стерола”, наглашава Пол Стротер, палеоботаничар на Бостонском колеџу у Масачусетсу, који није био укључен у студију: „За мене је то велики корак напред”. Истраживачки тим је утврдио на које молекуле ће се ови примордијални стероли распасти. Затим су претраживали древне стене у потрази за тим производима разлагања.
За разлику од знакова савремених стерола, делове ових примордијалних стерола лако су проналазили у стенама старијим од 800 милиона година. То укључује стене старе 1,1 милијарду година из басена Таоудени у Мауританији и Рифт систем средњег континента у Мичигену. Тим их је, чак, пронашао у аустралској формацији Барни Kрик, старој 1,6 милијарди година. Према Нетерсхајму, налаз решава велику енигму. Раније су хемијски записи указивали на касно порекло еукариота, док су микрофосили и генетски докази указивали на раније. Сада је хемијски запис продужен у прошлост и ова три се углавном поклапају.
Нова прича иде овако. Еукариоте су први пут еволуирале пре најмање 1,6 милијарди година, вероватно пре две милијарде година. Оне су користиле примордијалне стероле у својим спољашњим мембранама. Kључни корак се десио када су неке еукариоте еволуирале тако да користе савремене стероле, а пре 800 милиона година ти организми су преузели власт.
(Национална географија)
