Objev vzácného eukaryota Solarion arienae na Karlově univerzitě
Výzkumný tým z Karlovy univerzity v Praze objevil Solarion arienae, neuvěřitelně vzácný a morfologicky jedinečný jednobuněčný eukaryot, který vrhá nové světlo na ranou evoluci eukaryot.
Studie, která byla publikována v renomovaném vědeckém časopise, odhaluje, že Solarion představuje nově definovaný typ a spolu s několika tajemnými protistními liniemi tvoří zcela novou eukaryotní super skupinu (království) nazvanou Disparia. Je pozoruhodné, že Solarion uchovává charakteristiky mitochondrií předků, o kterých se předpokládalo, že dávno vymizely, a nabízí tak bezprecedentní pohled na biologii raných eukaryotních buněk.
Objev byl skryt v laboratorní kultuře mořských nálevníků, o které se vědci starali od jejího sběru z chorvatských vod v roce 2011. Až když nálevníci náhle uhynuli, vědci si všimli nového, drobného organismu, kterému dali jméno Solarion arienae.
„Tento organismus nám umožňuje nahlédnout do velmi starodávné kapitoly buněčné evoluce, kterou jsme dosud mohli rekonstrukcí pouze nepřímou,“ říkají biologové Ivan Čepička a Marek Valt z Karlovy univerzity, vedoucí autoři studie.
„Bunky Solarionu jsou malé a nemají velkou pohyblivost, a tak jsme je po několik let přehlíželi v kultuře nálevníků… Vzhledem k tomu, že jsme Solarion vůbec nezaznamenali ani v naší dlouhodobé laboratorní kultuře, pravděpodobně by zůstal nahraný i v přírodních vzorcích,“ dodává výzkumný tým.
Objev Solarionu arienae vedl biology k vyhlášení zcela nového království a typu v evolučním stromu života. Pomocí genomového sekvenování a rozsáhlých filogenomních analýz vědci prokázali, že Solarion nepatří do žádného dříve uznaného rodového okruhu eukaryot. Dosud byl znám pouze jeden blízký příbuzný – specifický protist Meteora sporadica.
Spolu tvoří nový typ, Caelestes, který, spolu s protistními skupinami Provora a Hemimastigophora, tvoří nově definovanou eukaryotní super skupinu (království) Disparia. Přestože jsou v současnosti známy pouze několik druhů Disparia, představuje tento nález prastarý evoluční rod, jehož přeživší členové mohou být pozůstatky kdysi daleko rozmanitějšího souboru.
Solarion je téměř absentní v globálních databázích ekologické DNA, a to navzdory snahám analyzovat více než 1,8 petabajtu metagenomních dat. Byl však několikrát nalezen v sekvenčních datech z mořských sedimentálních vzorků shromážděných z různých částí světa. To naznačuje, že Solarion představuje linii, která je globálně rozšířená, ale je všude nanejvýš vzácná. Jeho objev podtrhuje důležitost metod založených na kultivaci v výzkumech protistů a potřebu prozkoumat málo zvažované prostředí.
Nově objevený Solarion také přitahuje pozornost svým charakteristickým vzhledem, který se může zdát drobný a těžko pozorovatelný. Nejčastěji je nalézán v nehybných „slunce připomínajících“ buňkách, z nichž ve všech směrech vycházejí stélky organel nazývané celeziomy. Tyto unikátní struktury slouží k zachycování bakteriální kořisti a byly detailně vizualizovány pomocí 3D elektronové mikroskopie. V rámci svého životního cyklu Solarion produkuje také vzácnější buňky s bičíky (flagel), které nesou výraznou morfologii, kterou nelze zaměnit s žádným jiným známým eukaryotním organismem.
Snad nejpozoruhodnějším aspektem Solarionu jsou jeho mitochondrie, organely produkující energii – „elektrárna buňky“, kde se molekuly tuků a sacharidů transformují na chemickou energii.
Avšak tyto mitochondrie jsou zcela odlišné od jakýchkoli jiných, které vědci dosud viděli. Stále obsahují genetické fragmenty toho, co kdysi bylo naprosto samostatným organismem.
Vědci se domnívají, že mitochondrie byly kdysi samostatným organismem, starodávnou bakterií. Avšak v nějakou chvíli ve své evoluční historii se usadily v jednobuněčném těle jiného organizmu. To je známo díky zbytkovému genetickému kódu uchovávanému ve všech mitochondriích, které pocházejí z jednoho a téhož prastarého typu.
Postupem času se tyto dvě části staly tak neoddělitelně spojené, že hranice mezi nimi se zcela rozostřila. A nyní, uvnitř většiny našich buněk, jsou mitochondrie, které obsahují vlastní sadu (velmi zkrácené) DNA, bez které nemůžeme přežít.
Při většině eukaryot – zvířatech, rostlinách, houbách, řasách a mnoha jednobuněčných sourozencích – mitochondrie obsahují jen vzácné důkazy o jejich primární nezávislosti.
Avšak Solarion stále nese ve svém mikroskopickém těle genetickou paměť o tom dávno zapomenutém čase: gen secA, který kdysi byl součástí molekulárního nástroje primitivních mitochondrií, účastnících se přenosu proteinů přes jejich membrány, když žily samostatně.
Solarion arienae je pozoruhodné připomenutí toho, jak málo stále víme o rozmanitosti mikrobního života,“ poznamenávají Čepička a Valt. „Objev takového evolučně hlubokého původu – v podstatě živá fosilie – ukazuje, že klíčové části historie eukaryot zůstávají skryté na místech, která zřídka zkoumáme.“
