Επιστήμονες ανακάλυψαν τον πρώτο έμβιο οργανισμό που δε χρειάζεται οξυγόνο για να επιβιώσει

παράσιτο

Μερικές αλήθειες για το Σύμπαν και η εμπειρία μας σε αυτό μοιάζουν αμετάβλητες. Ο ουρανός είναι επάνω. Η βαρύτητα χάλια. Τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα από το φως. Η πολυκυτταρική ζωή χρειάζεται οξυγόνο για να ζήσει. Εκτός από το ενδεχόμενο να χρειαστεί να ξανασκεφτούμε αυτό το τελευταίο.

Οι επιστήμονες μόλις ανακάλυψαν ότι ένα παράσιτο που μοιάζει με μέδουσα δεν έχει μιτοχονδριακό γονιδίωμα – τον πρώτο πολυκύτταρο οργανισμό που είναι γνωστό ότι έχει αυτή την απουσία. Αυτό σημαίνει ότι δεν αναπνέει, στην πραγματικότητα ζει τη ζωή του εντελώς απαλλαγμένη από την εξάρτηση από οξυγόνο.

Αυτή η ανακάλυψη δεν αλλάζει μόνο την κατανόησή μας για το πώς η ζωή μπορεί να λειτουργήσει εδώ στη Γη – θα μπορούσε επίσης να έχει συνέπειες για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.

Η ζωή άρχισε να αναπτύσσει την ικανότητα να μεταβολίζει το οξυγόνο – δηλαδή να αναπνέει – κάπου πριν από 1,45 δισεκατομμύρια χρόνια. Ένας μεγαλύτερος «Αρχαίος» έπληξε ένα μικρότερο βακτήριο και με κάποιο τρόπο το νέο σπίτι του βακτηρίου ήταν επωφελές και για τα δύο μέρη και οι δύο έμειναν μαζί.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Αυτή η συμβιωτική σχέση είχε ως αποτέλεσμα οι δύο οργανισμοί να εξελίσσονται από κοινού και τελικά αυτά τα βακτηρίδια που εντάχθηκαν μέσα να γίνουν οργανίδια που ονομάζονται μιτοχόνδρια. Κάθε κύτταρο στο σώμα σας εκτός από τα ερυθρά αιμοσφαίρια έχει μεγάλο αριθμό μιτοχονδρίων και αυτά είναι απαραίτητα για τη διαδικασία αναπνοής.

Καταστρέφουν το οξυγόνο για να παράγουν ένα μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη, το οποίο οι πολυκύτταροι οργανισμοί χρησιμοποιούν για να τροφοδοτήσουν τις κυτταρικές διεργασίες.

Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν προσαρμογές που επιτρέπουν σε ορισμένους οργανισμούς να ευδοκιμούν σε συνθήκες χαμηλού οξυγόνου ή υποξικά. Ορισμένοι οργανισμοί με ένα κύτταρο έχουν αναπτύξει οργανίδια που σχετίζονται με μιτοχόνδρια για αναερόβιο μεταβολισμό. αλλά η δυνατότητα αποκλειστικά αναερόβιων πολυκύτταρων οργανισμών έχει αποτελέσει αντικείμενο επιστημονικής συζήτησης.

Δηλαδή, μέχρις ότου μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Dayana Yahalomi του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ στο Ισραήλ αποφάσισε να εξετάσει ένα κοινό παράσιτο σολομού που ονομάζεται Henneguya salminicola.

παράσιτο
Credit: Stephen Douglas Atkinson

Πρόκειται για έναν κτηνίατρο, που ανήκει στο ίδιο φύλο με τα κοράλλια, τις μέδουσες και τις ανεμώνες. Αν και οι κύστες που δημιουργεί στη σάρκα των ψαριών είναι ανόητες, τα παράσιτα δεν είναι επιβλαβή και θα ζουν με τον σολομό για ολόκληρο τον κύκλο ζωής του.

Τοποθετημένος μακριά μέσα στον οικοδεσπότη του, ο μικροσκοπικός αδελφός μπορεί να επιβιώσει υπό συνθήκες υποξίας. Αλλά ακριβώς πώς γίνεται αυτό είναι δύσκολο να γνωρίζουμε χωρίς να εξετάσουμε το DNA του πλάσματος – κι αυτό ακριβώς έκαναν οι ερευνητές.

Χρησιμοποίησαν βαθιά ανάλυση αλληλουχίας και μικροσκοπία φθορισμού για τη διεξαγωγή στενής μελέτης του H. salminicola και διαπίστωσαν ότι έχει χάσει το μιτοχονδριακό γονιδίωμα του. Επιπλέον, χάθηκε επίσης η ικανότητα αερόβιας αναπνοής και σχεδόν όλα τα πυρηνικά γονίδια που εμπλέκονται στη μεταγραφή και αντιγραφή των μιτοχονδρίων.

Όπως και οι μονοκύτταροι οργανισμοί, είχαν αναπτύξει οργανίδια που σχετίζονται με μιτοχόνδρια, αλλά αυτά είναι και ασυνήθιστα – έχουν συνήθως πτυχές στην εσωτερική μεμβράνη.

Οι ίδιες μέθοδοι προσδιορισμού αλληλουχίας και μικροσκοπικές μεθόδους σε στενά συγγενές παρασιτικό των ψαριών το Myxobolus squamalis, χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες και έδειξαν σαφώς ένα μιτοχονδριακό γονιδίωμα. 

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι εδώ, επιτέλους, είναι ένας πολυκύτταρος οργανισμός που δεν χρειάζεται οξυγόνο για να επιβιώσει.

Ακριβώς πώς επιβιώνει είναι ακόμα κάτι μυστήριο. Θα μπορούσε να περάσει την τριφωσφορική αδενοσίνη από τον ξενιστή της, αλλά αυτό δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί.

Αλλά η απώλεια είναι αρκετά σύμφωνη με μια γενική τάση σε αυτά τα πλάσματα – μία γενετική απλοποίηση. Πάνω από πολλά, πολλά χρόνια, έχουν ουσιαστικά μεταβιβαστεί από μία ελεύθερη μέδουσα στο πολύ πιο απλό παράσιτο που βλέπουμε σήμερα.

παράσιτο
Credit: Stephen Douglas Atkinson

Έχουν χάσει το μεγαλύτερο μέρος του αρχικού γονιδιώματος των μεδουσών, αλλά διατηρούν – περίεργα – μια πολύπλοκη δομή που μοιάζει με κύτταρα που τσιμπούν σαν μέδουσες. Δεν το χρησιμοποιούν για το τσίμπημα, αλλά για να προσκολληθούν στους ξενιστές τους: μια εξελικτική προσαρμογή από τις ανάγκες των μεδουσών που ζουν ελεύθερα στο παράσιτο. Μπορείτε να τα δείτε στην παραπάνω εικόνα – είναι τα πράγματα που μοιάζουν με τα μάτια.

Η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει την αλιεία να προσαρμόσει τις στρατηγικές αντιμετώπισης του παρασίτου, αν και είναι αβλαβές για τον άνθρωπο, κανείς δεν θέλει να αγοράσει σολομό γεμάτο με μικροσκοπικές παράξενες μέδουσες.

Αλλά είναι επίσης μια ανακάλυψη για να μας βοηθήσει να καταλάβουμε πώς λειτουργεί η ζωή.

«Η ανακάλυψή μας επιβεβαιώνει ότι η προσαρμογή σε ένα αναερόβιο περιβάλλον δεν είναι μοναδική για τους μονοκύτταρους ευκαρυώτες, αλλά έχει εξελιχθεί και σε ένα πολυκύτταρο, παρασιτικό ζώο», γράφουν οι ερευνητές στη μελέτη τους.

«Ως εκ τούτου, η H. salminicola παρέχει μια ευκαιρία για την κατανόηση της εξελικτικής μετάβασης από έναν αερόβιο σε έναν αποκλειστικό αναερόβιο μεταβολισμό».

Επιστημονικό Άρθρο:

Dayana Yahalomi, Stephen D. Atkinson, Moran Neuhof, E. Sally Chang, Hervé Philippe, Paulyn Cartwright, Jerri L. Bartholomew, and Dorothée Huchon. A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome. PNAS, 2020.


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Δημοσθένης Γκερλιώτης

Σπούδασα Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης (Ε.Κ.Π.Α.) με μεταπτυχιακή ειδίκευση στις σπουδές Επιστήμης και Τεχνολογίας, τα ενδιαφέροντα μου είναι οι Βιοεπιστήμες, η Βιοτεχνολογία και ζητήματα πολιτικής και δικαίου σε σχέση με την Τεχνολογία.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;