Od lidí a dinosaurů po hvězdice a mořskou trávu, všechny živočichy, rostliny a houby na Zemi lze vysledovat k jedné podivné skupině mikroorganismů, známé jako Asgard archaea. V zásadní studii, publikované v roce 2023, mezinárodní tým vedený vědci z Texaské univerzity v Austinu zjistil, že všichni známí eukaryoti, což znamená skupinu, do které patříme i my, se nacházejí uvnitř větve Asgard v evolučním stromu života a sdílejí společného předka s jednou konkrétní linií nazvanou Hodarchaeales.
Jednoduše řečeno, tato práce se zabývá jednou z největších otázek biologie: Odkud pocházejí složité buňky? Eukaryotické buňky se vyznačují jádrem obklopeným membránou a interními oddíly, které udržují různé úkoly pečlivě oddělené. Tyto buňky se pravděpodobně objevily zhruba před jedním a půl až dvěma miliardami lety, dlouho poté, co jednodušší mikroby již transformovaly mladou planetu.
Vědci léta podezřívali, že eukaryoti vznikli, když archeální mikroby navázali úzké partnerství s bakteriemi využívajícími kyslík. Nová studie tento obraz mnohem ostřeji definuje. Procházením genomů stovek archeí shromážděných z mořských sedimentů a jiných prostředí tým mohl sledovat evoluční stopy zpět k Asgardské skupině a poté k Hodarchaeales, nebo zkráceně Hods.
Starověké mikroby s mytologickými názvy
Asgard archaea dostaly své jméno podle říše bohů v norské mytologii. V rámci této skupiny nesou různé větve názvy jako Lokiarchaeales a Thorarchaeales. Hodarchaeales ctí Hoda, slepého syna Odina a Frigg, který byl přelstěn, aby zabil svého bratra Baldra.
Tato mytologická příchuť je více než jen hrou se jmény. Zachycuje, jak hluboce jsou tito mikroby propleteni naším vlastním příběhem. Spoluautor studie Brett Baker si v žertu posteskl, že „jsme všichni Asgardiané“ a naznačil, že tato věta by mohla skončit na jeho náhrobku.
Samotné Asgard archaea jsou drobné, jednobuněčné organismy, které žijí mimo viditelnost. Podle nového výzkumu se pravděpodobně vyvinuly před více než dvěma miliardami lety. Jejich moderní potomci stále osidlují planetu dnes, pohřbeni ve dně oceánu a prosperující v horkých pramenech.
Rodokmen, který nás spojuje s Asgardem
Aby tým otestoval, kde eukaryoti patří v evolučním stromu života, použil velké sady genových markerů z genomů Asgard a porovnal je s těmi od živočichů, rostlin, hub a dalších eukaryot. Jejich analýzy neustále umisťovaly eukaryoty jako dobře umístěnou větev uvnitř Asgard archaea, úzce příbuznou Hodarchaeales. Jedno shrnutí vědy toto přirovnalo k tomu, jak ptáci sedí uvnitř rodiny dinosaurů, nikoli vedle ní.
Baker popsal, co ho nejvíce vzrušuje. Uvedl, že Hodarchaeales vypadají méně jako jednoduché archeální buňky, které biologové očekávali, a více jako rané verze eukaryotických buněk. Podle jeho slov je lze považovat za naši „sesterskou skupinu“ ve světe archeí.
Tato sestra se projevuje v genech. Členové Asgardské skupiny nesou mnoho proteinů, které byly dříve považovány za exkluzivní pro eukaryoty, včetně komponentů zapojených do přetváření membrán a organizace interních buněčných struktur. Výzkumníci také vidí mnoho duplikovaných genů v Asgardech. U eukaryot takové duplikace často nabývají nových funkcí a pomáhají hnát evoluční inovaci.
Život na hranici horké chemie
Genomové rekonstrukce naznačují, že nejstarší předek Asgard pravděpodobně žil v horkém prostředí a používal oxid uhličitý a chemickou energii z okolí k přežití. Hods, kteří sedí blíže k eukaryotům na stromě, se zdají metabolicky více podobní nám, živí se organickým uhlíkem a preferují chladnější podmínky.
Tento obraz spojuje hlubokou minulost se známými environmentálními otázkami. Mikroby hladové po uhlíku, které konzumují CO₂ nebo organickou hmotu, pomáhají utvářet, jak se tento plyn pohybuje mezi skalami, oceány a atmosférou. Pokud příbuzní Asgard dělali verze této práce po miliardy let, tiše ovlivnili pozadí, ve kterém se složitý život vyvinul.
Tým neobnovil starověké buňky v laboratoři. Místo toho zacházeli s moderními genommy jako s jakousi časovou mašinou. Spoluautorka Valerie De Anda vysvětlila, že četli „molekulární plány předka, který dal vznik prvním eukaryotickým buňkám“, tím, že studovali živé Asgard mikroby a odvozovali, jak museli vypadat jejich společné předkové.
Co Asgardiané znamenají pro život na Zemi
Pro většinu z nás se archaea zdají být velmi daleko. Žijí v bahně pod mořem, nikoli v městských parcích nebo zahradách. Přesto, kdykoli se podíváte do zrcadla nebo projdete lesem plným listí, hub a hmyzu, vidíte dlouhodobý výsledek tohoto asgardského původu.
Práce v časopise Nature neuzavírá kauzu, jak se eukaryoti formovali, ale zužuje podezřelé a dává výzkumníkům konkrétní cíl. Odběrem více sedimentů a horkých pramenů a skládáním dalších genomů, vědci doufají, že upřesní tento portrét našich mikrobiálních předků a otestují, jak jejich metabolismus interagoval s ranými zemskými prostředími.
Na konci dne je zpráva překvapivě každodenní. Složitý život nezačal s obrovskými stromy nebo prehistorickými plazy. Začal s drobnými, neviditelnými „Asgardiany“, kteří se stále skrývají v skrytých koutech planety, nesoucí ve své DNA první kapitoly našeho společného příběhu.
Tato studie byla publikována na webu Nature.
