Porijeklo složenih organizama – eukariota – što uključuje sve životinje, biljke i gljive – jedna je od najvećih misterija biologije. Novo otkriće pomaže u otkrivanju njihovih evolucionih korijena.
Porijeklo organizama sa složenim ćelijama, poznatim kao eukariote, jedan je od najvažnijih djelova priče o evoluciji. Sve životinje, biljke i gljive su eukariote, i da se na Zemlji nisu razvile složene ćelije, ne bi bilo riba, cvijeća, pečuraka ili ljudi.
Dok su najstariji potvrđeni fosili eukariota stari oko milijardu godina, prema novoj studiji o hemikalijama sačuvanim u drevnim stijenama, ovi organizmi možda imaju još uvijek skrivenu praistoriju. Ovi hemijski dokazi sugerišu da su složene ćelije postojale pre 1,6 milijardi godina, a možda i ranije.
Hemikalije koje otkrivaju ove ćelije su proizvodi razgradnje masnih molekula u njihovim membranama. Do sada su bili neprimijećeni jer nisu isti oni koji se nalaze u savremenim ćelijama. “Oni su iskonski”, kaže Bendžamin Netershajm, geohemičar sa Univerziteta u Bremenu u Njemačkoj i autor nove studije.
Netershajmov tim je pronašao tragove ovih masnih molekula u nizu drevnih stijena, uključujući formaciju Barni Krik u Australiji. Nalazi sugerišu da su primitivne eukariote bile široko rasprostranjene prije oko između 1,6 milijardi i 800 miliona godina, čineći ono što su naučnici nazvali “izgubljenim svijetom” ranog složenog života.
Evolucija ćelija
Najstariji ćelijski organizmi su bakterije i arheje. Njihove ćelije su male i imaju malo unutrašnjih struktura, dok su eukariotske ćelije mnogo veće i sadrže strukture kao što su jezgro, u kome se nalazi DNK, i mitohondrije koje proizvode energiju. Bakterije i arheje su nastale prije najmanje 3,5 milijardi godina, ali su eukariote evoluirali tek kasnije.
Uprkos svom značaju, porijeklo eukariota ostaje jedna od najvećih misterija u biologiji. Čini se da se to dogodilo prije između jedne i dvije milijarde godina, ali sužavanje ovog kruga pokazalo se teškim.
Koristan marker je Poslednji eukariotski zajednički predak (Last Eukaryotic Common Ancestor – LECA): najnovija vrsta od koje potiču sve savremene eukariote. Genetska istraživanja sugerišu da je LECA živela prije najmanje 1,2 milijarde godina. Međutim, ovaj organizam nije bio prva eukariota.
Fosilni eukarioti koji su došli nakon LECA nastali su prije oko milijardu godina. Najbolje proučene su višećelijska crvena alga Bangiomorpha sa ostrva Somerset u Nunavutu u Kanadi i zelena alga Proterocladus iz sjeverne Kine. Ali čini se da su ove rane eukariote bile rijetke. Paleontolozi su vidjeli da su one počele da se diverzifikuju prije oko 900 miliona godina — a životinje velikog tijela se ne pojavljuju sve do prije oko 570 miliona godina.
Međutim, pronađeni su i drugi fosili od prije 1,6 ili čak 1,8 milijardi godina koji liče na eukariote. Jedan primjer je Shuiyousphaeridium macroreticulatum, organizam u obliku mrlje sa kratkim viticama, iz stijenskih formacija u sjevernoj Kini. Ove rane eukariote izgledaju primitivnije i možda su živjele prije LECA.
Pokazalo se da je teško pratiti kako su eukariote nastale i evoluirale iz tako ranih fosila. Zato su Netershajm i njegove kolege krenule u potragu za još jednom linijom dokaza koji bi pomogli da se poveže priča o eukariotama.
Masni tragovi u stijeni
Istraživači su se fokusirali na lipide, koji uključuju sve masti i ulja. Konkretno, ciljali su na sterole: grupu lipida koji se nalaze u spoljašnjim membranama eukariotskih ćelija. “Skoro sve eukariote proizvode sterole”, kaže Netershajm. Vjerovatno najpoznatiji sterol je holesterol, koji igra glavnu ulogu u ljudskoj biologiji.
Vremenom, steroli se razlažu u hemikalije koje se zovu sterani. Pronalaženje sterana u drevnim stenama je dobar dokaz da je neko mjesto nekada bilo dom eukariota.
Sterana ima u izobilju u stijenama iz poslednjih 800 miliona godina, ali u starijim stenama nisu otkriveni. Gledano po nominalnoj vrednosti, ovo je dokaz da je prije 800 miliona godina bilo malo eukariota, što je u suprotnosti sa fosilnim i genetskim dokazima.
Međutim, Netershajm i njegove kolege su pronašli drugi način da to sagledaju. Oni su zaključili da rane eukariote možda nisu pravile istu vrstu sterola kao savremene eukariote. Umjesto toga, tim se fokusirao na sterole koji danas funkcionišu samo kao središnji koraci u reakcionim putevima ćelija. Oni su, sugerišu, nekada bili glavni steroli koje su koristile rane eukariote, dok kasniji organizmi nisu pronašli načine da ih pretvore u različite molekule.
Ovaj pristup omogućava istraživačima da sagledaju “evolutivni razvoj ili prekursore” sterola, kaže Pol Stroter, paleobotaničar na Bostonskom koledžu u Masačusetsu, koji nije bio uključen u studiju. “Za mene je to veliki korak naprijed.”
Tim je utvrdio na koje molekule će se ovi primordijalni steroli raspasti. Zatim su pretraživali drevne stijene u potrazi za tim proizvodima razlaganja.
Za razliku od znakova savremenih sterola, djelove ovih primordijalnih sterola lako su pronalazili u stijenama starijim od 800 miliona godina. To uključuje stijene stare 1,1 milijardu godina iz basena Taoudeni u Mauritaniji i Rift sistem srednjeg kontinenta u Mičigenu. Tim je čak uspio da ih pronađe u australskoj formaciji Barni Krik, koja je stara 1,6 milijardi godina.
Prema Netershajmu, nalaz rješava veliku enigmu. Ranije su hemijski zapisi ukazivali na kasno porijeklo eukariota, dok su mikrofosili i genetski dokazi ukazivali na ranije. Sada je hemijski zapis produžen u prošlost i ova tri se uglavnom poklapaju.
“Kada nezavisne linije počnu da se preklapaju, onda znate da vjerovatno imate veoma tačan zapis”, kaže Mičel.
Izgradnja složenih organizama
Nova priča ide ovako. Eukariote su prvi put evoluirale prije najmanje 1,6 milijardi godina, vjerovatno prije dvije milijarde godina. One su koristile primordijalne sterole u svojim spoljašnjim membranama. Ključni korak se desio kada su neke eukariote evoluirale tako da koriste savremene sterole, a prije 800 miliona godina ti organizmi su preuzeli vlast.
Izvor: National Geographic.rs
