Před více než dvěma miliardami let, předtím, než se zemská atmosféra stala bohatou na kyslík, již možná někteří mikrobi využili její sílu. Nová genetická studie naznačuje, že asgardské archaea – nejbližší mikrobiální příbuzní rostlin a zvířat – vlastnili molekulární nástroje, které jim umožňovaly prosperovat s kyslíkem, což potenciálně mění naše chápání toho, jak složitý život vznikl.
Puzzle raného vývoje života
Po celá desetiletí vědci teoretizovali, že složité buňky (eukaryota) vznikly, když se starověký mikroorganismus spojil s bakterií. Toto spojení nakonec vedlo k organismům od stromů po lidi. Zůstala však klíčová otázka: jak k této fúzi došlo v prostředí s nízkým obsahem kyslíku? Bakterie, která se stala energií produkující mitochondrie uvnitř eukaryotických buněk, potřebuje k přežití kyslík. Pokud by hostitelská archaea netolerovala kyslík, byla by fúze nepravděpodobná.
Tato nová studie, publikovaná v časopise Nature 18. února, naznačuje, že hostitelská archaea, konkrétně asgardská archaea, mohla být tolerantnější ke kyslíku, než se dříve myslelo.
Kde se vzaly důkazy?
Vědci analyzovali obrovské množství genetických dat shromážděných z oceánských sedimentů a mořské vody, celkem asi 15 terabajtů. Zrekonstruovali více než 13 000 mikrobiálních genomů a identifikovali stovky související s asgardskými archaea. Tým zkoumal prostředí z hloubek 30 metrů v Bohaiském moři až po 2000 metrů v Guaymasské pánvi – obě oblasti se hemží mikrobiálním životem.
Najít klíč? Asgardské archaea, blízce příbuzné eukaryotům, byly nalezeny v prostředí bohatém na kyslík, jako jsou pobřežní sedimenty a otevřená voda. Tyto mikroby měly metabolické dráhy, které aktivně využívaly kyslík.
Osvědčené mechanismy pro práci s kyslíkem
Pomocí nástrojů umělé inteligence, jako je AlphaFold2 k predikci struktury proteinů, vědci zjistili, že určité asgardské linie, zejména Heimdallarchaeia, nesou geny pro aerobní dýchání, proces, který organismy využívají k získávání energie z potravy pomocí kyslíku. Objevili také enzymy, které neutralizují toxické vedlejší produkty metabolismu kyslíku. To naznačuje, že předchůdce archaea komplexních buněk nebyl nutně omezen na anoxické podmínky.
„V prostředí se objevil kyslík a Asgardové se mu přizpůsobili,“ říká spoluautor studie Brett Baker. “Objevili energetickou výhodu při používání kyslíku a pak se vyvinuli v eukaryota.”
Proč je to důležité
Tento objev není jen přepisem učebnic. Vyplňuje dlouhodobou mezeru v našem chápání původu složitého života. Pokud se hostitel archaea dokáže vyrovnat s kyslíkem, pak se fúze s bakterií závislou na kyslíku stane pravděpodobnější. To znamená, že časný život nebyl nutně omezen nedostatkem kyslíku; přizpůsobil se jeho přítomnosti a připravil cestu pro evoluci složitějších organismů.
Studie také zdůrazňuje význam hlubokých genomických studií k odhalení skrytých evolučních historií. Asgardské archaea, pojmenované po domově severských bohů, byly poprvé identifikovány v roce 2015. Tyto objevy zdůrazňují, jak moc se toho ještě musíme naučit o mikrobiálním světě a jeho roli při utváření života na Zemi.
