Poreklo eukariota – što uključuje sve životinje, biljke i gljive – jedna je od najvećih misterija biologije. Novo otkriće pomaže u otkrivanju njihovih evolucionih korena.
Poreklo organizama sa složenim ćelijama, poznatim kao eukariote, jedan je od najvažnijih delova priče o evoluciji. Sve životinje, biljke i gljive su eukariote, i da se na Zemlji nisu razvile složene ćelije, ne bi bilo riba, cveća, pečuraka ili ljudi.Dok su najstariji potvrđeni fosili eukariota stari oko milijardu godina, prema novoj studiji o hemikalijama sačuvanim u drevnim stenama, ovi organizmi možda imaju još uvek skrivenu praistoriju. Ovi hemijski dokazi sugerišu da su složene ćelije postojale pre 1,6 milijardi godina, a možda i ranije.
Hemikalije koje otkrivaju ove ćelije su proizvodi razgradnje masnih molekula u njihovim membranama. Do sada su bili neprimećeni jer nisu isti oni koji se nalaze u savremenim ćelijama. „Oni su iskonski”, kaže Bendžamin Netershajm, geohemičar sa Univerziteta u Bremenu u Nemačkoj i autor nove studije.Netershajmov tim je pronašao tragove ovih masnih molekula u nizu drevnih stena, uključujući formaciju Barni Krik u Australiji. Nalazi sugerišu da su primitivne eukariote bile široko rasprostranjene pre oko između 1,6 milijardi i 800 miliona godina, čineći ono što su naučnici nazvali „izgubljenim svetom” ranog složenog života.
Evolucija ćelija
Najstariji ćelijski organizmi su bakterije i arheje. Njihove ćelije su male i imaju malo unutrašnjih struktura, dok su eukariotske ćelije mnogo veće i sadrže strukture kao što su jezgro, u kome se nalazi DNK, i mitohondrije koje proizvode energiju. Bakterije i arheje su nastale pre najmanje 3,5 milijardi godina, a eukariote su evoluirali kasnije.Uprkos svojem značaju, poreklo eukariota ostaje jedna od najvećih misterija u biologiji. Čini se da se to dogodilo pre jedne ili dve milijarde godina, ali sužavanje ovog kruga pokazalo se teškim.
Koristan marker je poslednji eukariotski zajednički predak (Last Eukaryotic Common Ancestor – LECA): najnovija vrsta od koje potiču sve savremene eukariote. Genetska istraživanja sugerišu da je LECApostojala pre najmanje 1,2 milijarde godina. Međutim, ovaj organizam nije bio prva eukariota.Fosilni eukarioti koji su došli nakon LECAnastali su pre oko milijardu godina. Najbolje proučene su višećelijska crvena alga Bangiomorpha sa ostrva Somerset u Nunavutu u Kanadi i zelena alga Proterocladus iz severne Kine. Ali čini se da su ove rane eukariote bile retke. Paleontolozi su videli da su one počele da se diverzifikuju pre oko 900 miliona godina – a životinje velikog tela se ne pojavljuju sve do pre oko 570 miliona godina.
Međutim, pronađeni su
i drugi fosili od pre 1,6 ili čak 1,8 milijardi godina koji liče na eukariote. Jedan primer je Shuiyousphaeridium macroreticulatum, organizam u obliku mrlje sa kratkim viticama iz stenskih formacija u severnoj Kini. Ove rane eukariote izgledaju primitivnije i možda su živele pre LECA.Pokazalo se da je teško pratiti kako su eukariote nastale i evoluirale iz tako ranih fosila. Zato su Netershajm i njegove kolege krenule u potragu za još jednom linijom dokaza koji bi pomogli da se poveže priča o eukariotama.
Masni tragovi u steni
Istraživači su se fokusirali na lipide, koji uključuju sve masti i ulja. Konkretno, ciljali su na sterole: grupu lipida koji se nalaze u spoljašnjim membranama eukariotskih ćelija. „Skoro sve eukariote proizvode sterole”, objašnjava Netershajm. Verovatno najpoznatiji sterol je holesterol, koji igra glavnu ulogu u ljudskoj biologiji.Vremenom, steroli se razlažu u hemikalije koje se zovu sterani. Pronalaženje sterana u drevnim stenama je dobar dokaz da je neko mesto nekada bilo dom eukariota.
Sterana ima u izobilju u stenama iz poslednjih 800 miliona godina, ali u starijim stenama nisu otkriveni. Gledano po nominalnoj vrednosti, ovo je dokaz da je pre 800 miliona godina bilo malo eukariota, što je u suprotnosti s fosilnim i genetskim dokazima.Međutim, Netershajm i njegove kolege su pronašli drugi način da to sagledaju. Oni su zaključili da rane eukariote možda nisu pravile istu vrstu sterola kao savremene eukariote. Umesto toga, tim se fokusirao na sterole koji danas funkcionišu samo kao središnji koraci u reakcionim putevima ćelija. Oni su nekada bili glavni steroli koje su koristile rane eukariote, dok kasniji organizmi nisu pronašli načine da ih pretvore u različite molekule.
Ovaj pristup omogućava istraživačima da sagledaju „evolutivni razvoj ili prekursore sterola”, naglašava Pol Stroter, paleobotaničar na Bostonskom koledžu u Masačusetsu, koji nije bio uključen u studiju:„Za mene je to veliki korak napred”. Istraživački tim je utvrdio na koje molekule će se ovi primordijalni steroli raspasti. Zatim su pretraživali drevne stene u potrazi za tim proizvodima razlaganja.
Za razliku od znakova savremenih sterola, delove ovih primordijalnih sterola lako su pronalazili u stenama starijim od 800 miliona godina. To uključuje stene stare 1,1 milijardu godina iz basena Taoudeni u Mauritaniji i Rift sistem srednjeg kontinenta u Mičigenu. Tim ih je, čak, pronašao u australskoj formaciji Barni Krik, staroj 1,6 milijardi godina.Prema Netershajmu, nalaz rešava veliku enigmu. Ranije su hemijski zapisi ukazivali na kasno poreklo eukariota, dok su mikrofosili i genetski dokazi ukazivali na ranije. Sada je hemijski zapis produžen u prošlost i ova tri se uglavnom poklapaju.
Nova priča ide ovako. Eukariote su prvi put evoluirale pre najmanje 1,6 milijardi godina, verovatno pre dve milijarde godina. One su koristile primordijalne sterole u svojim spoljašnjim membranama. Ključni korak se desio kada su neke eukariote evoluirale tako da koriste savremene sterole, a pre 800 miliona godina ti organizmi su preuzeli vlast.
(Nacionalna geografija)
