Eukaryotes: Istorya sa Kagikanan sa Archaeal

Ang tradisyonal nga paggrupo sa mga porma sa kinabuhi ngadto sa mga prokaryote ug eukaryote gibag-o niadtong 1977 sa dihang ang rRNA sequence characterization nagpadayag nga ang archaea (gitawag kaniadto nga 'archaebacteria') "sama ka layo sa kalambigitan sa bakterya sama sa bakterya ngadto sa eukaryotes.'' Kining gikinahanglan nga paggrupo sa buhing mga organismo ngadto sa eubacteria (naglangkob sa tanang tipikal nga bakterya), archaea, ug eukaryotes. Ang pangutana sa gigikanan sa mga eukaryote nagpabilin. Sa tukma nga panahon, ang mga ebidensya nagsugod sa pagtukod pabor sa archaeal nga kagikan sa mga eukaryote. Ang partikular nga interes mao ang pagpangita nga ang Asgard archaea adunay daghang gatusan ka mga eukaryotic signature proteins (ESPs) nga mga gene sa ilang genome. Ang mga ESP adunay hinungdanon nga papel sa pagpalambo sa cytoskeleton ug komplikado nga mga istruktura sa cellular nga mga kinaiya sa mga eukaryote. Sa usa ka breakthrough nga pagtuon nga gipatik kaniadtong 21 Disyembre 2022, gi-report sa mga tigdukiduki ang malampuson nga pag-ugmad sa usa ka gipadato nga kultura sa idlas nga Asgard archaea nga ilang gihulagway gamit ang cryo-electron tomography. Naobserbahan nila nga ang mga selula sa Asgard adunay komplikado nga cytoskeleton nga nakabase sa actin. Kini ang una nga direkta nga makita nga ebidensya sa archaeal nga kagikan sa mga eukaryotes, usa ka hinungdanon nga lakang sa pagsabut sa gigikanan sa mga eukaryote.  

Hangtod sa 1977, ang mga porma sa kinabuhi sa Yuta gigrupo sa mga eukaryote (komplikado nga mga porma nga gihulagway pinaagi sa paglakip sa genetic nga mga materyales sa selula ngadto sa usa ka maayo nga gihubit nga nucleus ug ang presensya sa cytoskeleton) ug prokaryotes (mas simple nga mga porma sa kinabuhi nga adunay genetic nga materyal sa cytoplasm nga walay espesipikong nucleaus, lakip ang bakterya ug archaebacteria). Gihunahuna nga cellular mga eukaryote milambo mga 2 bilyon ka tuig ang milabay, lagmit gikan sa mga prokaryote. Apan, sa unsang paagi nga ang mga eukaryote nagsugod? Giunsa ang komplikado nga mga porma sa kinabuhi sa cellular, konektado sa mas simple nga mga porma sa kinabuhi sa cellular? Kini usa ka dako nga bukas nga pangutana sa biology.  

Ang mga pag-uswag sa teknolohiya sa molecular biology sa gene ug protina nakatabang sa pagtuki sa kinauyokan sa isyu sa dihang, niadtong 1977, ang archaea (gitawag kaniadto nga 'archaebacteria') nakit-an nga ''sama ka layo nga may kalabutan sa bakterya sama sa bakterya mga eukaryote. '' Ang naunang kalainan sa mga porma sa kinabuhi ngadto sa mga prokaryote ug eukaryotes gibase sa phenotypical nga mga kalainan sa lebel sa mga organel sa selula. Ang phylogenetic nga relasyon kinahanglan, sa baylo, ibase sa usa ka kaylap nga gipang-apod-apod nga molekula. Ang Ribosomal RNA (rRNA) maoy usa sa maong biomolekul nga anaa sa tanang sistema sa pagkopya-sa-kaugalingon ug kansang mga pagkasunod-sunod gamay ra kaayog kausaban sa panahon. Ang pag-analisa base sa rRNA sequence characterization gikinahanglan ang paggrupo sa buhing mga organismo ngadto sa eubacteria (naglangkob sa tanang tipikal nga bakterya), archaea, ug mga eukaryote¹.  

Pagkahuman, ang mga ebidensya sa mas suod nga relasyon tali sa archaea ug eukaryotes nagsugod sa pagtungha. Niadtong 1983, nakaplagan nga ang DNA-dependent nga RNA polymerases sa archaea ug mga eukaryote parehas nga tipo; ang duha nagpakita sa talagsaon nga susama nga immunochemical kabtangan ug ang duha nakuha gikan sa usa ka komon nga ancestral istruktura². Base sa gipasabot nga composite phylogenetic tree sa usa ka pares nga protina, laing pagtuon nga gipatik niadtong 1989, nagpadayag nga mas suod nga relasyon sa archaea ngadto sa eukaryotes kay sa eubacteria.³. Niini nga panahon, ang archaeal nga gigikanan sa mga eukaryote gitukod apan ang eksaktong archaeal species nagpabilin nga mailhan ug gitun-an.  

Pag-uswag sa genomic nga mga pagtuon pagkahuman sa kalampusan sa proyekto sa genome, naghatag ug usa ka gikinahanglan kaayo nga fillip niini nga dapit. Taliwala sa 2015-2020, daghang mga pagtuon ang nakit-an nga ang Asgard archaea nagdala sa eukaryote nga piho nga mga gene. Ang ilang mga genome gipadato alang sa mga protina nga giisip nga espesipiko sa mga eukaryote. Kini nga mga pagtuon klaro nga nagpaila sa Asgard archaea nga adunay labing duol nga genetic nga kaduol sa eukaryote tungod sa presensya sa gatusan ka mga eukaryotic signature proteins (ESPs) nga mga gene sa ilang genome.  

Ang sunod nga lakang mao ang pisikal nga paghanduraw sa internal nga cellar nga istruktura sa Asgard archaea aron makumpirma ang papel sa mga ESP ingon nga kaylap nga gihuptan nga ang mga ESP adunay hinungdanon nga papel sa pagporma sa mga komplikado nga istruktura sa cellular. Alang niini, gikinahanglan kaayo ang mga kultura niining archaea apan ang Asgard nailhan nga idlas ug misteryoso. hinungdan sa kalisud sa cultivation sa igo nga gidaghanon sa pagtuon kanila sa usa ka laboratoryo. Sama sa usa ka pagtuon nga gitaho bag-o lang kaniadtong 21 Disyembre 2022, kini nga kalisud karon nabuntog.  

Ang mga tigdukiduki adunay, pagkahuman sa unom ka tuig nga kakugi, mga improvised nga pamaagi ug malampuson nga naugmad sa laboratoryo, usa ka labi ka labi nga kultura sa 'Candidatus Lokiarchaeum ossiferum, sakop sa Asgard phylum. Kini usa ka talagsaon nga kalampusan, tungod usab kay kini nakapahimo sa mga tigdukiduki sa paghanduraw ug pagtuon sa sulod nga cellular nga mga istruktura sa Asgard.    

Ang cryo-electron tomography gigamit sa paghanduraw sa kultura sa pagpalambo. Ang mga selula sa Asgard adunay mga coccoid cell nga lawas ug usa ka network sa mga branched protrusions. Ang estruktura sa nawong sa selula komplikado. Ang cytoskeleton gipalapdan sa tibuok nga mga lawas sa selula. Ang linubid nga double-stranded nga mga filament naglangkob sa Lokiactin (sama sa actin homologues nga gi-encode ni Lokiarchaeota). Sa ingon, ang mga selula sa Asgard adunay komplikado nga cytoskeleton nga nakabase sa actin, nga gisugyot sa mga tigdukiduki, nag-una nga ebolusyon sa una. mga eukaryote.  

Isip unang konkreto nga pisikal/biswal nga ebidensiya sa archaeal nga kagikan sa mga eukaryote, kini usa ka talagsaon nga pag-uswag sa biology.

*** 

mga pakisayran:  

1. Woese CR ug Fox GE, 1977. Phylogenetic nga istruktura sa prokaryotic domain: Ang nag-unang mga gingharian. Gipatik sa Nobyembre 1977. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. Huet, J., ug uban pa 1983. Ang archaebacteria ug eukaryote adunay DNA-dependent nga RNA polymerases sa usa ka komon nga tipo. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. Iwabe, N., ug uban pa 1989. Ang ebolusyonaryong relasyon sa archaebacteria, eubacteria, ug eukaryotes nakuha gikan sa phylogenetic nga mga kahoy sa duplicated genes. Ang Proc. Natl Acad. Ang Sci. USA 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. Rodrigues-Oliveira, T., ug uban pa. 2022. Actin cytoskeleton ug complex cell architecture sa usa ka Asgard archaeon. Gipatik: 21 Disyembre 2022. Kinaiyahan (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

***