על מקור היצורים האיקריוטים - מתן ארבל

 

איך נקרא האב הקדמון של כל היצורים המורכבים בעולם? מאיפה האיקריוטים התפתחו ומה זו החולייה החסרה?

היום נהוג לחלק את כל היצורים החיים לשלוש על-ממלכות, איקריוטים (Eukarya), חיידקים (Bacteria) וארכאונים (Archaea). האיקריוטים היא הקבוצה שמרכיבה את כל החי והצומח המורכב שמסביבנו. האיקריוטים מתאפיינים במבנה תא מורכב עם אברונים מתמחים בתוך התא וגרעין תא שמכיל את המידע הגנטי. חיידקים וארכאונים נבדלים לרוב בהרכב הממברנה והדופן (המעטפת) של התאים. כאשר לחיידקים ישנם סוכרים רבים בדופן התא שלארכאונים אין. מתוך שלוש העל-ממלכות, אין ספק שהארכאונים היא הממלכה שאנחנו יודעים עליה הכי פחות. חבריה פחות נפוצים ולרוב חיים בתנאים מאוד קשים, מה שמקשה על ביות הזנים ועבודה איתם במעבדה. וזה חבל כי האיקריוטים התפתחו מהארכאונים. לפני מספר שנים התגלתה ה'חולייה החסרה' בהתפתחות האיוקריוטים, בחטיבה של ארכאונים שקיבלה את השם 'אסגרד' (Asgard). 

כבר מהרגע הראשון שהתחילו להשתמש בטכנולוגיות ריצוף מתקדמות היה ברור שהארכאונים יותר קרובים גנטית לאיקריוטים מאשר לחיידקים, אבל לקח זמן עד שמצאו את הארכאון Lokiarchaum ossiferum שמהווה קרוב משפחה הכי קרוב אלינו, הוא כונה 'לוקי' (Loki) והוא שייך לחטיבת האסגרד. 

כפי שניתן לראות באיור, גם לחיידקים היה תפקיד מהותי בהתפתחות שלנו, שכן לפי התיאוריה האנדוסימביוטית המעודכנת ההורה הקדום שלנו הוא ארכאון מחטיבת האסגרד שבלע חיידק שיהפוך בעתיד למיטוכונדריון שלנו. 

אז מה הופך את 'לוקי' לחולייה החסרה? חולייה חסרה היא שם כוללני שניתן לממצא שיוכיח השערה אבולוציונית מסוימת. בחוליה החסרה המקורית הכוונה הייתה למצוא מאובן של חיה שהיא איפשהו באמצע בין קופים לבני אדם ומוכיחה את ההשערה שהתפתחנו מהקופים (כמובן שמצאנו מלא 'חוליות' שכאלו). עוד 'חוליה' חסרה כזאת היה המאובן שמראה את המעבר של החיים מהים ליבשה (כל החיים התפתחו בהתחלה בסביבה מימית). היום חולייה חסרה זו בעיקר מילה שאפשר להשתמש בה כדי לגרום לאנשים לקרוא את המאמר שלך 'תסתכלו איזה יופי, מצאנו את החולייה החסרה'. 

צילומי מיקרוסקופ של 'לוקי' שמראים את המבנים המיוחדים שלו

למה אני בכלל מספר לכם את כל זה? כי מאמר חדש שיצא ב-Nature מראה שלארכאונים האסגרדים יש מבנים ויכולות שעד עכשיו נחשבו בלעדיים לאיקריוטים. אקטין, חלבון מבני בסיסי מאוד בתאי איקריוטים שמסוגל לבנות מבנים מורכבים, נמצא גם אצל הארכאונים האסגרדים, שם נראה שהם מסוגלים ליצור מבנים מורכבים שאף נראה שמחברים בין תאים בודדים. גם נמצאו אצלם גנים שעד עכשיו נחשבו גנים שנמצאים באיקריוטים בלבד. זה מחקר מגניב וחשוב להעמקת ההבנה שלנו מה מייחד איקריוטים ולהבין את המקור הקדמוני שלנו.

איך מעשירים את התרבית בארכאוני 'לוקי'

 

לקריאה נוספת

המאמר ב-Nature - ינואר 2023

מתן ארבל הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.

פורסם במקור בטוויטר של המחבר