חיידק שנמצא במצולות הבוציות של האוקיאנוס השקט אינו נראה כמו הרבה אחר מאשר כתם עם זרועות זרועות. אולם האורגניזם הקטן והבלתי מעורער הזה עשוי להחזיק בסודות כיצד התפתחו צורות החיים הרב-תאיות הראשונות, על פי מחקר חדש.
הרבה לפני שקיימים אורגניזמים מורכבים, היה ביתם של אורגניזמים חד-תאיים פשוטים, ארכאאה וחיידקים. לפני שני מיליארד ל -1.8 מיליארד שנה, מיקרואורגניזמים אלה החלו להתפתח, מה שהוביל להופעתן של צורות חיים מורכבות יותר הנקראות אוקריוטות, קבוצה הכוללת בני אדם, בעלי חיים, צמחים ופטריות. אבל המסע המדהים הזה שעליו החיים עברו משחייה לשחייה להליכה (ובמקרים מסוימים לחשוב ולהרגיש) חיות עדיין מובנים בצורה לא טובה.
מדענים העלו בעבר כי קבוצה של חיידקים המכונים אסגרד ארכאה היו אבותיהם המבוקשים של האוקריוטות, מכיוון שהם מכילים גנים דומים למקביליהם המורכבים, על פי הצהרה. כדי לנתח כיצד נראו החיידקים האלה ואיך ייתכן שהמעבר הזה קרה, קבוצת חוקרים ביפן בילתה עשור באיסוף וניתוח בוץ מקרקעית רכס אומין מול חופי יפן.
הצוות שמר על דגימות הבוץ - והמיקרואורגניזמים שבתוכם - בביו-ריאקטור מיוחד במעבדה שחיקה את תנאי הים העמוק בו הם נמצאו. שנים לאחר מכן הם החלו לבודד את המיקרואורגניזמים שבתוך הדגימות. מטרתם הראשונית של המדענים הייתה למצוא חיידקים שאוכלים מתאן ואולי יוכלו לנקות ביוב, כך על פי הניו יורק טיימס. אך כשגילו שהדגימות שלהם מכילות זן לא ידוע של קשת אסגרד, הם החליטו לנתח אותה ולגדל אותה במעבדה.
הם שמו את הזן שנמצא לאחרונה בארכאה של אסגרד Prometheoarchaeum syntrophicum אחרי האל היווני פרומתאוס, שלדבריו יצר בני אדם מבוץ. הם גילו כי ארכיאה אלה היו מגדלים איטיים יחסית, ורק הוכפלו במספרם כל 14 עד 25 יום.
הניתוח שלהם אישר זאת P. syntrophicum היו מספר רב של גנים שדמו לאלה של איוקריוטים. אכן, הגנים הללו החזיקו בהוראות ליצירת חלבונים מסוימים שנמצאו בתוך חיידקים אלה; אך החלבונים לא יצרו, כצפוי, מבנים דמויי אברונים כמו אלה שנמצאו בתוך האוקריוטות.
הם גם גילו כי למיקרובים יש בליטות ארוכות ומסועפות כמו זרועות זרועות בצד החיצוני שלהן, שאפשר להשתמש בהן כדי לחטוף חיידקים עוברי אורח. אכן הצוות מצא כי החיידקים נטו להיצמד לחיידקים אחרים בכלי המעבדה.
המחברים מציעים השערה למתרחש במים קדומים אלה: לפני כ -2.7 מיליארד שנה החל חמצן להצטבר בכוכב הלכת שלנו. אך מאחר שחי בעולם ללא חמצן כל כך הרבה זמן, אלמנט זה יתגלה כרעיל לפ. syntrophicum, הכותבים הסבירו בסרטון.
אז ה P. syntrophicum יתכן שפיתח התאמה חדשה: דרך ליצור שותפויות עם חיידקים שהיו סובלני חמצן. החיידקים האלה היו נותנים P. syntrophicum את הוויטמינים והתרכובות הדרושים בכדי לחיות, ואילו בתורם ניזונים מהפסולת של הארכאהאה.
ככל שרמות החמצן עלו עוד יותר, P. syntrophicum יכול היה להיות אגרסיבי יותר, חוטף את חיידק העוברים ושבים עם המבנים הארוכים הדמויי המשק שלהם ומפנים אותם. בתוך ה P. syntrophicumיתכן וחיידק זה התפתח בסופו של דבר למפתח אורגני המייצר אנרגיה להישרדות האוקריוט: המיטוכונדריה.
"הצלחה של הצוות בתרבות Prometheoarchaeum לאחר מאמצים שנמשכו יותר מעשור מייצג פריצת דרך ענקית למיקרוביולוגיה, "כתבו כריסטה שלפר ופיליפה ל. סוזה, שניהם חוקרים מאוניברסיטת וינה שלא היו מעורבים במחקר, במאמר מערכת מלווה בכתב העת Nature." מגדיר את השלב לשימוש בטכניקות מולקולריות והדמיה להבהרת המטבוליזם של Prometheoarchaeum ואת התפקיד בביולוגיה של תאים ארכאיים. "
הממצאים פורסמו ב- 15 בינואר בכתב העת Nature.
