Zespół naukowców z Uniwersytetu Nagoya w Japonii mógł odkryć brakujące ogniwo między komórkami bakteryjnymi a komórkami zwierzęcymi i roślinnymi, w tym ludzkimi. Nazwali ją tubuliną Odyna.
Pochodzenie tubuliny ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia procesu eukariogenezy, czyli momentu, w którym komórki zwierzęce i roślinne oddzielają się od bakterii. W komórkach zwierzęcych i roślinnych tubulina tworzy mikrotubule, które są kluczowe dla ich wewnętrznej organizacji. Tubulin wspiera komórkę, nadając jej strukturę, kształt i wewnętrzną organizację. Ponieważ jest tak niezbędna dla komórki, odkrycie pochodzenia tubuliny byłoby niezwykłym krokiem w zrozumieniu, w jaki sposób złożone komórki występujące u zwierząt i roślin oddzieliły się od pojedynczych komórek bakterii.
Archeony z Asgard archaea superphylum są kluczowe dla tych badań, ponieważ naukowcy uważają je za najbliższe jednokomórkowe komórki zwierzęce i roślinne. Chociaż te mikroskopijne organizmy jednokomórkowe wyglądają jak bakterie, różnią się składem genetycznym i strukturą komórki. Dlatego jako pośrednik między bakteriami a komórkami zwierzęcymi/roślinnymi, naukowcy regularnie wykorzystują je do zrozumienia ewolucji cech komórek zwierzęcych/roślinnych.
W badaniu opublikowanym w Science Advances, grupa kierowana przez Akihiro Naritę, profesora nadzwyczajnego Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Nagoya, Graduate School of Science, we współpracy z Tokyo Institute of Technology, Okayama University oraz Earth-Life Science Institute, wykorzystała zdjęcia rentgenowskie w celu zbadania białka homologu tubuliny z archeonu Odinarchaeota, którego nazwa pochodzi od Odyna, boga z mitologii nordyckiej.
„Jego struktura włókien była zaskakująca. Średnica wynosiła 100 nanometrów, czyli znacznie więcej niż mikrotubule eukariontów” – wyjaśnia Narita. „Architektura była również wyjątkowa. Cząsteczki polimeryzują w łuki, które następnie są składane w slinky. tubulina znajdująca się w komórkach roślinnych i zwierzęcych”.
Grupa profesora Narity wyjaśniła również, w jaki sposób mogła ewoluować tubulina. Postawili hipotezę, że pojawiła się przed powstaniem komórek roślinnych/zwierzęcych. Segregacja chromosomów o rosnącym rozmiarze i powiększenie rozmiaru komórki podczas eukariogenezy mogły wymagać rozwoju sztywniejszych kanalików, aby poruszać się w zwiększających się odległościach komórkowych i/lub ładunkach. Mogło to wytworzyć presję ewolucyjną, która sprzyjała przejściu od elastycznego typu do sztywniejszego równoległego wzoru protofilamentu widocznego w mikrotubulach.
Profesor Narita jest podekscytowany implikacjami ich odkryć. Mówi: „Uważamy, że jest bardzo prawdopodobne, że mikrotubule są w środku procesu ewolucyjnego. To odkrycie ujawnia część tego, jak powstały eukarionty – w tym my –”.
Finansowanie zapewniła JST CREST, Japonia (numer grantu JPMJCR19S5); Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki (numer grantu JP20H00476); oraz projekt Moore-Simons dotyczący powstania komórki eukariotycznej (numer grantu GBMF9743), a także program ELSI-First Logic Astrobiology Donation Program.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet w Nagoi. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.