Thor, legendarny nordycki bóg z mitologicznego miasta Asgard, nie jest sam. Według przełomowych badań opublikowanych w czasopiśmie Nature, my, ludzie – wraz z orłami, rozgwiazdami, stokrotkami i wszystkimi złożonymi organizmami na Ziemi – jesteśmy w pewnym sensie Asgardczykami.
Analizując genomy setek różnych drobnoustrojów zwanych archeonami, naukowcy z University of Texas w Austin i innych instytucji odkryli, że eukarionty – złożone formy życia z jądrami w swoich komórkach, w tym wszystkie rośliny, zwierzęta, owady i grzyby na świecie – śledzą swoje korzenie do wspólnego archaicznego przodka Asgardu. Oznacza to, że eukarionty są, w żargonie biologów ewolucyjnych, „dobrze zagnieżdżonym kladem” archeonów Asgardu, podobnie jak ptaki są jedną z kilku grup w większej grupie zwanej dinozaurami, która ma wspólnego przodka. Zespół odkrył, że wszystkie eukarionty mają wspólnego przodka wśród Asgardów.
Nie znaleziono żadnych skamielin eukariotów sprzed około 2 miliardów lat, co sugeruje, że wcześniej istniały tylko różne typy drobnoustrojów.
„Więc jakie wydarzenia doprowadziły drobnoustroje do ewolucji w eukarionty?” powiedział Brett Baker, profesor nadzwyczajny biologii integratywnej i nauk o morzu UT Austin. „To wielkie pytanie. Posiadanie tego wspólnego przodka to duży krok w zrozumieniu tego”.
Zespół badawczy, kierowany przez Thijsa Ettema z Uniwersytetu Wageningen w Holandii, zidentyfikował drobnoustroje najbliższe wszystkim złożonym formom życia na drzewie życia jako nowo opisany rząd zwany Hodarchaeales (lub w skrócie Hods). Hods, znalezione w osadach morskich, są jedną z kilku podgrup w ramach większej grupy archeonów Asgardu.
Archeony z Asgardu wyewoluowały ponad 2 miliardy lat temu, a ich potomkowie wciąż żyją. Niektóre odkryto w osadach głębinowych i gorących źródłach na całym świecie, ale jak dotąd tylko dwa szczepy zostały pomyślnie wyhodowane w laboratorium. Aby je zidentyfikować, naukowcy zbierają ich materiał genetyczny ze środowiska, a następnie składają ich genomy. Na podstawie podobieństw genetycznych z innymi organizmami, które można hodować w laboratorium i badać, naukowcy mogą wywnioskować metabolizm i inne cechy Asgardów.
„Wyobraź sobie wehikuł czasu, który nie służy do eksploracji królestwa dinozaurów czy starożytnych cywilizacji, ale do podróży w głąb potencjalnych reakcji metabolicznych, które mogły zapoczątkować narodziny złożonego życia” – powiedziała Valerie De Anda, badaczka z laboratorium Bakera. „Zamiast skamieniałości lub starożytnych artefaktów patrzymy na genetyczne plany współczesnych drobnoustrojów, aby zrekonstruować ich przeszłość”.
Naukowcy rozszerzyli znaną różnorodność genomową Asgardu, dodając ponad 50 nieopisanych genomów Asgardu jako danych wejściowych do ich modelowania. Ich analiza wskazuje, że przodkowie wszystkich współczesnych Asgardów żyli w gorących środowiskach, zużywając CO2 i chemikalia, aby żyć. Tymczasem Hods, które są bliżej spokrewnione z eukariontami, są metabolicznie bardziej podobne do nas, jedząc węgiel i żyjąc w chłodniejszych środowiskach.
„To naprawdę ekscytujące, ponieważ po raz pierwszy szukamy planów molekularnych przodka, który dał początek pierwszym komórkom eukariotycznym” – powiedział De Anda.
W mitologii nordyckiej Hod (pisane również jako Höd, Höðr lub Hoder) jest bogiem, niewidomym synem Odyna i Frigga, który podstępem zabija własnego brata Baldra.
„Ciągle żartuję w moich rozmowach, że„ wszyscy jesteśmy Asgardczykami ”- powiedział Baker. „Teraz to prawdopodobnie będzie na moim nagrobku”.
Inni autorzy z UT Austin to Kiley W. Seitz i Nina Dombrowski. Oprócz Ettemy autorami z innych instytucji są Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva Caceres, Courtney Stairs, Max Schön, William Lewis, Felix Homa, Jimmy Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian Banfield, Emily St. John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew Stott, Andreas Schramm, Kasper Kjeldsen i Andreas Teske.
Wsparcie dla tych badań zostało zapewnione w ramach programu Origin of Eukariotes w Moore and Simons Foundations, US National Science Foundation, Wellcome Trust Foundation, European Research Council, Swedish Research Council, Dutch Research Council, National Natural Science Foundation of Chiny, Fundacja Wenner-Gren, Laboratorium Science for Life (Szwecja) oraz Działania Komisji Europejskiej „Maria Skłodowska-Curie”.
„Dla mnie najbardziej ekscytujące jest to, że zaczynamy dostrzegać przejście od tego, co biolodzy uważają za archeon, do tego organizmu Hodarchaeales, który bardziej przypomina eukariota” – wyjaśnił Baker. „Innym sposobem ujmując to jest to, że ci Hodowie są naszą siostrzaną grupą w świecie archeonów”.
Baker powiedział, że ma sens, że ze wszystkich archeonów Asgardowie są tymi, którzy spłodzili eukarionty. Podobnie jak eukarionty, członkowie archeonów Asgardu mają wiele genów z wieloma kopiami w swoich genomach. U eukariontów, kiedy geny uległy zduplikowaniu, nowe kopie często przyjmowały nowe funkcje, dając organizmom nowe zdolności. To był jeden z głównych motorów ewolucji.
„Nie wiemy, konkretnie w tych Asgardach, do czego doprowadziły duplikacje genów” – powiedział Baker. „Ale wiemy, że u eukariontów duplikacje genów doprowadziły do nowych funkcji i zwiększenia złożoności komórkowej. Uważamy więc, że jest to jeden ze sposobów, w jaki Asgardowie doprowadzili do innowacji definiujących eukarionty”.
Naukowcy badający archeony odkryli wiele białek, które kiedyś uważano za występujące wyłącznie u eukariontów. Baker powiedział, że rodzi to pytanie: jakie funkcje pełnią te białka eukariotyczne w archeonach?
„Myślę, że badanie tych prostszych form życia i ich cech eukariotycznych wiele nam powie o nas samych” – powiedział Baker.