iPon Hírek

Az élet fájának nagy részét egyáltalán nem ismerjük

Dátum | 2016. 04. 14.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

1837-ben Charles Darwin egy egyszerű szerkezetű fát vázolt fel jegyzetfüzetébe. A jól ismert kép kiválóan szemlélteti a tudós nagy elgondolását, vagyis hogy minden élőlény eredete egy közös ősre vezethető vissza. A kutatók azóta is folyamatosan bővítgetik, szerkesztgetik ezt a fát. A tavalyi évben például egy tudóscsoport 2,3 millió faj genetikai adatai alapján rajzolta újra az élet „mindenre kiterjedő” fáját. Bár kétségkívül lenyűgöző munkát végeztek, a mindenre kiterjedő jelző enyhe túlzásnak tekinthető. Valóban csaknem minden olyan faj rokonsági viszonyait igyekeztek tisztázni, amelynek genomja ismert, ezek azonban a Földön élő lényeknek csak egy kis részét teszik ki. A genetikai kutatások többsége olyan fajokra koncentrál, amelyek jobban ismertek a szakértők számára, és szabad szemmel is láthatók. Ennek köszönhető, hogy az élet mindenre kiterjedő fáján a „lombozat” felét az állatok foglalják el, egyharmadát a gombák, a növények és a moszatok fedik le, és a baktériumok számára csak egy vékonyka szelet jut. Darwin és az élet fája A valóságban azonban az élet fája egyáltalán nem így néz ki. Ha minden rendszertani domén megfelelő arányban lenne képviseltetve rajta, mi, látható lények, növények és állatok lennénk a vékonyka szelet. A többsejtű életformák a bolygó történetének nagyon késői időszakában léptek színre, a Föld igazi urai pedig kétségkívül a baktériumok. Ezek a piciny élőlények több milliárd éve léteznek a planétán, amelyet rendkívüli mértékben átformáltak, miközben óriási sokféleségre tettek szert. A bolygón élő baktériumfajok egy jelentős részét még soha senki nem látta, és csak onnan tudjuk, hogy léteznek, hogy a különböző környezeti mintákban jelen van DNS-ük. A szakértők az elmúlt évek során számos olyan genomot raktak össze ezekből a talajban vagy éppen a nyálban megtalálható töredékekből, amelyek eredeti tulajdonosa teljességgel ismeretlen számunkra. Laura Hug (Waterloo Egyetem) és Jillian Banfield (Kaliforniai Egyetem) most 1011 ilyen genomot analizálva felvázolta az élet új fáját. Ezen az állatok, a növények és a gombák egyetlen, vékonyka közös ágat foglalnak el, a korona többi részét pedig nagyrészt baktériumok lakják. A bakteriális leszármazási ágaknak ráadásul nagyjából fele egy olyan főcsoporthoz tartozik, amelyet csak nemrégiben fedeztek fel, és még hivatalos neve sincs. Nem hivatalosan CPR (Candidate Phyla Radiation, nagyjából: nem tenyészthető törzsek evolúciós radiációja) néven emlegetik ezt a méretes főcsoportot, amelynek fajait – egyetlen kivétellel – eddig soha senkinek nem sikerült izolálni vagy laborkörülmények közt kitenyészteni. A szomorú igazság tehát az, hogy a Földön élő fajok nagy részének biológiájáról gyakorlatilag semmit sem tudunk. Ez meglepő lehet annak fényében, hogy az első baktériumokat 1675-ben kezdte tanulmányozni Anton van Leeuwenhoek németalföldi zoológus. A kutatók azóta számtalan különböző mikrobát tenyésztettek ki laborjaikban, így azt hihetnénk, hogy mostanra már közel mindent tudnak a mikroorganizmusokról. A baktériumok többsége azonban egyszerűen nem tenyészthető. Ezen többség létezéséről nem is tudtunk egészen addig, amíg az 1980-as években Norm Pace és társai rá nem jöttek, hogyan szekvenálhatnak mikrobiális géneket egyenesen a környezeti mintákból. Ők jöttek rá arra, hogy a forrásokban, a tengervízben és az emberi szájban élő baktériumok nagy része teljesen ismeretlen a tudomány számára. Az élet fáján ettől kezdve újabb és újabb bakteriális ágak bukkantak fel. Pace felfedezése előtt minden ismert baktérium besorolható volt egy tucat nagyobb csoportba vagy törzsbe. 2015 júniusában már száz fölött járt a bakteriális törzsek száma, majd egy hónappal később Jill Banfield 35 újabb törzset fedezett fel.
Banfield 1995 óta tanulmányozza a legkülönbözőbb élőhelyekről összeszedett mintákat. A kutató és kollégái az említett 35 új baktériumtörzset egy coloradói föld alatti tó üledékéből azonosították. A mostani vizsgálat során ezen új törzsek mellett egy japán kutatócsoport felszín alatti mintáit, chilei sivatagi talajmintákat, egy kaliforniai legelő mintáit és két delfin nyálmintáit vonták be az elemzésbe. A szakértők minden egyes, a mintákból azonosított mikroba kapcsán megvizsgálták az azok riboszómáit felépítő fehérjék génjeit. A fehérjeszintézis helyszínéül szolgáló sejtszervecskék minden ismert organizmusban megtalálhatók, ugyanakkor fajonként eltérő lehet. A szakértők baktériumonként 16 riboszomális gént vetettek össze, és ezek alapján állapították meg a mikrobák rokonsági fokát. A kész adatokból aztán felvázolták az élet új fáját. Ahogy a mellékelt ábrán is látszik, az új fa két nagyobb ágra bomlik szét: az archeákra és a baktériumokra. Az eukarióták, vagyis minden állat és növény, az archeák farészének egy vékonyka ágán helyezkednek el. A baktérium farésze, benne a tekintélyes területet lefedő, rejtélyes CPR-rel, jóval nagyobb az archeákénál. A CPR-be tartozó fajokról jelenleg csak annyit tudni, hogy ezek nagyon picik, mind fizikai méretüket, mind genomjuk nagyságát tekintve. Mivel ezekből a mikrobákból számos olyan gén hiányzik, amely jelenlegi elképzeléseink szerint szükséges az önálló élethez, az élőlények vélhetően szimbiotikus kapcsolatban állnak más életformákkal vagy parazita életmódot folytatnak. Ez egyben azt is megmagyarázhatja, miért nem sikerült eddig laborkörülmények közt tenyészteni ezeket. Banfield azt reméli, hogy az általa és kollégái által elvégzett genomvizsgálatok révén talán fény derülhet arra is, hogy a siker érdekében mely más fajokkal kellene közösen növeszteni ezeket a mikroorganizmusokat. A sikerre pedig nagy szükség lenne, elsősorban például azért, mert óriási igény van új antibiotikumokra. A jelenleg használt hatóanyagok forrását csaknem kizárólagosan a sugárgombák (Actinobacteria) jelentik, ezek pedig csak egy vékonyka ágat képeznek Hug és Banfield fáján. Ebből kiindulva a többi ág fajai vegyi és gyógyászati hatóanyagok szinte elképzelhetetlenül gazdag tárházát rejthetik.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!