Eine Mikrobe, die in den schlammigen Tiefen des Pazifischen Ozeans gefunden wird, sieht nicht viel anders aus als ein Klumpen mit Tentakeln. Aber dieser bescheidene kleine Organismus könnte laut neuen Forschungen die Geheimnisse der Entwicklung der ersten mehrzelligen Lebensformen bergen.
Lange bevor komplexe Organismen existierten, waren auf der Welt einfache einzellige Organismen, Archaeen und Bakterien beheimatet. Vor 2 bis 1,8 Milliarden Jahren begannen sich diese Mikroorganismen zu entwickeln, was zur Entstehung komplexerer Lebensformen führte, die Eukaryoten genannt werden, einer Gruppe, zu der Menschen, Tiere, Pflanzen und Pilze gehören. Aber diese unglaubliche Reise, auf der das Leben von schwimmenden Klecksen zu wandelnden (und in einigen Fällen denkenden und fühlenden) Tieren überging, ist immer noch wenig verstanden.
Wissenschaftler hatten zuvor angenommen, dass eine Gruppe von Mikroben namens Asgard archaea die begehrten Vorfahren von Eukaryoten sind, da sie laut einer Aussage ähnliche Gene wie ihre komplexen Gegenstücke enthalten. Um zu analysieren, wie diese Mikroben aussahen und wie dieser Übergang stattgefunden haben könnte, verbrachte eine Gruppe von Forschern in Japan ein Jahrzehnt damit, Schlamm vom Boden des Omine Ridge vor der Küste Japans zu sammeln und zu analysieren.
Das Team bewahrte die Schlammproben - und die darin enthaltenen Mikroorganismen - in einem speziellen Bioreaktor im Labor auf, der die Bedingungen der Tiefsee nachahmte, in der sie gefunden wurden. Jahre später begannen sie, die Mikroorganismen in den Proben zu isolieren. Der ursprüngliche Zweck der Wissenschaftler bestand darin, Mikroben zu finden, die Methan fressen und möglicherweise Abwasser reinigen können, so die New York Times. Als sie jedoch entdeckten, dass ihre Proben einen bisher unbekannten Stamm von Asgard archaea enthielten, beschlossen sie, ihn zu analysieren und im Labor zu züchten.
Sie nannten den neu gefundenen Stamm von Asgard archaea Prometheoarchaeum syntrophicum nach dem griechischen Gott Prometheus, der Menschen aus Schlamm erschaffen haben soll. Sie fanden heraus, dass diese Archaeen relativ langsam wuchsen und sich nur alle 14 bis 25 Tage verdoppelten.
Ihre Analyse bestätigte dies P. syntrophicum hatte eine große Anzahl von Genen, die denen von Eukaryoten ähnelten. In der Tat enthielten diese Gene die Anweisungen zur Erzeugung bestimmter Proteine, die in diesen Mikroben gefunden wurden. Die Proteine erzeugten jedoch erwartungsgemäß keine organellenähnlichen Strukturen wie die in Eukaryoten.
Sie fanden auch heraus, dass die Mikroben lange, verzweigte tentakelartige Vorsprünge an ihrer Außenseite hatten, die verwendet werden könnten, um Passantenbakterien aufzuspüren. In der Tat stellte das Team fest, dass die Mikroben dazu neigten, an anderen Bakterien in den Laborschalen zu haften.
Die Autoren schlagen eine Hypothese für das vor, was in diesen alten Gewässern vor sich ging: Vor etwa 2,7 Milliarden Jahren begann sich auf unserem Planeten Sauerstoff anzusammeln. Aber nachdem dieses Element so lange in einer Welt ohne Sauerstoff gelebt hat, würde es sich für P. als giftig erweisen. syntrophicum, Die Autoren erklärten in einem Video.
Also die P. syntrophicum Möglicherweise wurde eine neue Anpassung entwickelt: eine Möglichkeit, Partnerschaften mit Bakterien einzugehen, die sauerstofftolerant waren. Diese Bakterien würden geben P. syntrophicum die notwendigen Vitamine und Verbindungen zum Leben, während sie sich wiederum von den Abfällen der Archaeen ernähren.
Als der Sauerstoffgehalt noch weiter anstieg, P. syntrophicum könnte aggressiver geworden sein, Passantenbakterien mit ihren langen tentakelartigen Strukturen schnappen und sie verinnerlichen. In der P. syntrophicumDiese Bakterien könnten sich schließlich zu einer Energie produzierenden Organelle entwickelt haben, die das Überleben der Eukaryoten fördert: den Mitochondrien.
Der "Erfolg des Teams in der Kultivierung Prometheoarchaeum Nachdem die Bemühungen über mehr als ein Jahrzehnt einen großen Durchbruch für die Mikrobiologie darstellten, schrieben Christa Schleper und Filipa L. Sousa, beide Forscher der Universität Wien, die nicht an der Studie beteiligt waren, in einem begleitenden Leitartikel in der Zeitschrift Nature schafft die Voraussetzungen für den Einsatz molekularer und bildgebender Verfahren zur weiteren Aufklärung des Stoffwechsels von Prometheoarchaeum und die Rolle von in der archaealen Zellbiologie. "
Die Ergebnisse wurden am 15. Januar in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
