Εντοπίστηκε μυστηριώδης οργανισμός στο διάστημα -Τι ζωή υπάρχει τελικά στον πλανήτη

Ποια είναι η νέα ανακάλυψη των ερευνητών 

Οι επιστήμονες του Μπέρκλεϋ ανακάλυψαν ένα νέο είδος χοανομαστιγωτών (choanoflagellate) στη λίμνη Μόνο της Καλιφόρνια που σχηματίζει πολυκυτταρικές αποικίες και φιλοξενεί ένα μικροβίωμα, προσφέροντας νέες προοπτικές για την εξέλιξη των πολυκύτταρων οργανισμών.

Τα αλμυρά και κυανιούχα νερά της Λίμνης Μόνο της Ανατολικής Σιέρα Νεβάδα είναι ένα εξαιρετικά εχθρικό περιβάλλον. Εκτός από τις άφθονες γαρίδες άλμης και τα μαύρα σύννεφα αλκαλικών μυγών, πολύ λίγοι οργανισμοί ζουν εκεί.

Η νέα ανακάλυψη

Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ ανακάλυψαν ένα νέο πλάσμα που κρύβεται στα ρηχά ρηχά της λίμνης. Ένα πλάσμα που θα μπορούσε να πει στους επιστήμονες πολλά για την προέλευση των ζώων πριν από περισσότερα από 650 εκατομμύρια χρόνια.

Ο οργανισμός είναι ένα χοανομαστιγωτό, μια μικροσκοπική, μονοκύτταρη μορφή ζωής που μπορεί να διαιρεθεί και να εξελιχθεί σε πολυκύτταρες αποικίες με τρόπο παρόμοιο με τον αυτόν με τον οποίο σχηματίζονται τα έμβρυα των ζώων.

Ωστόσο, δεν είναι είδος ζώου, αλλά μέλος μιας αδελφής ομάδας όλων των ζώων. Ως ο πλησιέστερος εν ζωή συγγενής των ζώων, το choanoflagellate είναι ένα κρίσιμο μοντέλο για το άλμα από τη μονοκύτταρη στην πολυκύτταρη ζωή.

Παραδόξως, φιλοξενεί το δικό του μικροβίωμα, καθιστώντας το το πρώτο που είναι γνωστό ότι δημιουργεί μια σταθερή φυσική σχέση με τα βακτήρια, αντί να τα τρώει αποκλειστικά. Ως εκ τούτου, είναι ένας από τους απλούστερους οργανισμούς που είναι γνωστό ότι έχει μικροβίωμα.

«Πολύ λίγα είναι γνωστά για τα choanoflagellate και υπάρχουν ενδιαφέροντα βιολογικά φαινόμενα για τα οποία μπορούμε να κατανοήσουμε μόνο εάν κατανοήσουμε την οικολογία τους», δήλωσε η Nicole King, καθηγήτρια μοριακής και κυτταρικής βιολογίας στο UC Berkeley και Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes (HHMI).

Χαρακτηριστικά του Choanoflagellate

Τυπικά ορατά μόνο μέσω μικροσκοπίου, το choanoflagellate συχνά αγνοείται από τους υδρόβιους βιολόγους, οι οποίοι αντ’ αυτού εστιάζουν σε μακροσκοπικά ζώα, φωτοσυνθετικά φύκια ή βακτήρια.

Αλλά η βιολογία και ο τρόπος ζωής τους μπορούν να δώσουν μια εικόνα για τα πλάσματα που υπήρχαν στους ωκεανούς πριν από την εξέλιξη των ζώων και που τελικά δημιούργησαν ζώα. Αυτό το είδος συγκεκριμένα θα μπορούσε να ρίξει φως στην προέλευση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ζώων και βακτηρίων που οδήγησαν στο ανθρώπινο μικροβίωμα.

«Τα ζώα εξελίχθηκαν σε ωκεανούς που ήταν γεμάτοι με βακτήρια», είπε η King. «Αν σκεφτείτε το δέντρο της ζωής, όλοι οι οργανισμοί που είναι ζωντανοί τώρα σχετίζονται μεταξύ τους μέσω του εξελικτικού χρόνου. Έτσι, αν μελετήσουμε οργανισμούς που είναι ζωντανοί σήμερα, τότε μπορούμε να ανασυνθέσουμε αυτό που συνέβη στο παρελθόν».

Η King και οι συνάδελφοί της στο UC Berkeley περιέγραψαν τον οργανισμό – τον οποίο ονόμασαν Barroeca monosierra, από το όνομα της λίμνης – σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό mBio.

Το νέο είδος Barroeca monosierra που ανακαλύφθηκε στη λίμνη Mono. Οι αποικίες αυτών των οργανισμών αποτελούνται από πολυάριθμα πανομοιότυπα κύτταρα (κυανό), το καθένα με μαστίγια (πράσινα) που τους επιτρέπουν να προωθούνται μέσα στο νερό.  Αυτή η αποικία choanoflagellate φιλοξενεί το δικό της μικροβίωμα (κόκκινο), κάτι που δεν έχει ξαναδεί σε αυτούς τους οργανισμούς.

Πληροφορίες από ένα εκπληκτικό εύρημα

Πριν από σχεδόν 10 χρόνια, ο τότε μεταπτυχιακός φοιτητής του UC Berkeley Daniel Richter επέστρεψε από ένα ταξίδι αναρρίχησης στην ανατολική Σιέρα Νεβάδα με ένα φιαλίδιο με νερό της λίμνης Mono που είχε μαζέψει αδιάφορα στην πορεία.

Στο μικροσκόπιο, ήταν ζωντανό με choanoflagellate. Εκτός από τις γαρίδες άλμης, τις μύγες των αλκαλίων και τα διάφορα είδη νηματωδών, λίγες άλλες μορφές ζωής έχουν αναφερθεί ότι ζουν στα αφιλόξενα νερά της λίμνης. «Ήταν γεμάτη από αυτές τις μεγάλες, όμορφες αποικίες choanoflagellate», είπε η Κινγκ. «Εννοώ, ήταν οι μεγαλύτερες που είχαμε δει ποτέ».

Οι αποικίες από αυτά που φαινόταν να είναι κοντά στα 100 πανομοιότυπα choanoflagellate κύτταρα σχημάτισαν μια κούφια σφαίρα που στριφογύριζε και περιστρεφόταν καθώς κάθε μεμονωμένο κύτταρο κλωτσούσε τα μαστίγια του.

«Ένα από τα πράγματα που είναι ενδιαφέροντα γι ‘αυτούς είναι ότι αυτές οι αποικίες έχουν σχήμα παρόμοιο με το blastula – μια κούφια μπάλα κυττάρων που σχηματίζεται νωρίς στην ανάπτυξη των ζώων», είπε η King. «Θέλαμε να μάθουμε περισσότερα γι’ αυτό».

Εκείνη την εποχή, ωστόσο, η King ήταν απασχολημένη με άλλα είδη choanos, όπως τα αποκαλεί, οπότε τα choanos της λίμνης Μόνο παρέμειναν στην κατάψυξη μέχρι που κάποιοι φοιτητές τα αναβίωσαν και τα χρωμάτισαν για να δουν τα ασυνήθιστα χρωμοσώματά τους, σε σχήμα ντόνατ. Παραδόξως, υπήρχε επίσης DNA μέσα στην κοίλη αποικία, όπου δεν θα έπρεπε να υπάρχουν κύτταρα. Μετά από περαιτέρω έρευνα, η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Kayley Hake διαπίστωσε ότι επρόκειτο για βακτήρια.

Η μελέτη των χοανομαστιγωτών και των βακτηρίων

«Τα βακτήρια αποτέλεσαν τεράστια έκπληξη. Αυτό ήταν συναρπαστικό», δήλωσε η King. Η Hake εντόπισε επίσης συνδετικές δομές, που ονομάζονται εξωκυτταρική μήτρα, στο εσωτερικό της σφαιρικής αποικίας, οι οποίες εκκρίνονταν από τα choanos. Μόνο τότε σκέφτηκαν οι επιστήμονες ότι αυτά μπορεί να μην ήταν τα απομεινάρια βακτηρίων που έτρωγαν τα choanos, αλλά βακτήρια που ζούσαν και έβοσκαν σε πράγματα που εκκρίνονταν από την αποικία.

«Κανείς δεν είχε περιγράψει ποτέ ένα χοανομαστιγωτό με σταθερή φυσική αλληλεπίδραση με βακτήρια. Στις προηγούμενες μελέτες μας, διαπιστώσαμε ότι τα choanos ανταποκρίνονταν σε μικρά βακτηριακά μόρια που επέπλεαν στο νερό, ή [ότι] τα choanos έτρωγαν τα βακτήρια, αλλά δεν υπήρχε καμία περίπτωση όπου έκαναν κάτι που θα μπορούσε δυνητικά να είναι συμβίωση. Ή σε αυτή την περίπτωση, ένα μικροβίωμα», τόνισε η King.

Μελλοντική έρευνα και επιπτώσεις

Η King συνεργάστηκε με την Jill Banfield, πρωτοπόρο στη μεταγονιδιωματική και καθηγήτρια Περιβαλλοντικής Επιστήμης, Πολιτικής, Διαχείρισης και Επιστήμης της Γης και των Πλανητών στο Πανεπιστήμιο Berkeley, για να προσδιορίσει ποια βακτηριακά είδη υπήρχαν στο νερό και στο εσωτερικό των χοανομαστιγωτών. Η μεταγονιδιωματική περιλαμβάνει την αλληλουχία όλου του DNA σε ένα περιβαλλοντικό δείγμα για την ανακατασκευή των γονιδιωμάτων των οργανισμών που ζουν εκεί.

Αφού το εργαστήριο του Banfield εντόπισε τα μικρόβια στο νερό της λίμνης Μόνο η Hake δημιούργησε ανιχνευτές DNA για να προσδιορίσει ποια από αυτά βρίσκονταν επίσης μέσα στα χοανομαστιγωτά. Σύμφωνα με την King, οι βακτηριακοί πληθυσμοί δεν ήταν πανομοιότυποι οπότε προφανώς ορισμένα βακτήρια επιβιώνουν καλύτερα από άλλα μέσα στην αποικία των χοανομαστιγωτών που στερείται οξυγόνου.

Η Hake διαπίστωσε ότι δεν βρίσκονταν εκεί τυχαία- αναπτύσσονταν και διαιρούνταν. Ίσως διέφευγαν από το τοξικό περιβάλλον της λίμνης, σκέφτηκε η King ή ίσως τα χοανομαστιγωτά καλλιεργούσαν τα βακτήρια για να τα φάνε.

Πολλά από αυτά είναι εικασίες, παραδέχεται η ίδια. Μελλοντικά πειράματα θα πρέπει να αποκαλύψουν πώς τα βακτήρια αλληλεπιδρούν με τα χοανομαστιγωτά. Προηγούμενες εργασίες στο εργαστήριό της έχουν ήδη δείξει ότι τα βακτήρια δρουν σαν αφροδισιακό για να διεγείρουν το ζευγάρωμα στα χοανομαστιγωτά και ότι τα βακτήρια μπορούν να διεγείρουν τα μονοκύτταρα χοανομαστιγωτά να συσσωρεύονται σε αποικίες.

Για την ίδια, το χοανομαστιγωτό της λίμνης Μόνο θα γίνει ένα ακόμη πρότυπο σύστημα στο οποίο θα μελετηθεί η εξέλιξη της ζωής. Ωστόσο, μπορεί να αποτελέσει πρόκληση η λήψη περισσότερων δειγμάτων από τη λίμνη. Σε μια πρόσφατη επίσκεψη, μόνο έξι από τα 100 δείγματα περιείχαν αυτούς τους ενεργητικούς μικροοργανισμούς.

«Νομίζω ότι πρέπει να γίνουν πολύ περισσότερα για τη μικροβιακή ζωή της λίμνης Μόνο, επειδή πραγματικά στηρίζει όλα τα υπόλοιπα στοιχεία του οικοσυστήματος», δήλωσε η King. «Είμαι ενθουσιασμένη με το B. monosierra ως ένα νέο μοντέλο για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ευκαρυωτών και βακτηρίων. Και ελπίζω να μας πει κάτι για την εξέλιξη. Αλλά ακόμη και αν δεν μας πει, νομίζω ότι είναι ένα συναρπαστικό φαινόμενο.

Πηγή: foxreport.gr