W jednej kropli wody morskiej kryje się życie, które wymyka się naszym dotychczasowym definicjom. Japońscy badacze, we współpracy z zagranicznymi partnerami, opisali mikroskopijny organizm, Candidatus Sukunaarchaeum mirabile. Posiada on najmniejszy znany genom i żyje na granicy między komórką a wirusem. To odkrycie zmusza nas do ponownego przemyślenia, czym właściwie jest życie, i jak te nowe organizmy wpływają na ekosystemy oceaniczne.
Genom na krawędzi istnienia
Historia zaczęła się, gdy naukowcy analizowali DNA morskiego planktonu. Zauważyli fragmenty genetyczne, które nie pasowały do żadnego znanego organizmu. Po rekonstrukcji odkryli kolisty genom o wielkości zaledwie 238 000 par zasad.
Dla porównania, poprzedni rekordzista wśród archeonów, Nanoarchaeum equitans, posiada około 490 000 par zasad. Nowy odkrywca ma zatem niemal o połowę mniej DNA niż już uznany za minimalistyczny gatunek.
Większość tego maleńkiego genomu skupia się na przetwarzaniu informacji genetycznej. Mikrob posiada podstawowe instrukcje do kopiowania DNA i tworzenia rybosomów, ale brakuje mu typowych ścieżek metabolicznych do pozyskiwania energii czy produkcji aminokwasów. Wygląda na to, że nie jest w stanie sam niczego wyprodukować i polega na zasobach swojego gospodarza.
Nie wirus, nie typowa komórka
Mimo to, Sukunaarchaeum nie jest wirusem. Sam buduje swoje rybosomy i informacyjne RNA, zamiast przejmować cały ten aparat od gospodarza. Jednocześnie, jego maleńki genom i skupienie na tworzeniu nowych kopii samego siebie sprawiają, że jego sposób życia jest zaskakująco podobny do wirusowego.
Artykuł w „Science” zauważa, że jego DNA „skupia się niemal wyłącznie na replikacji”. Sugeruje się, że może on znajdować się na ścieżce ewolucyjnej między bardziej tradycyjnymi komórkami a w pełni wirusowymi strategiami.
Gdzie zatem umieścić takie stworzenie na drzewie życia? W porównaniach genetycznych Sukunaarchaeum sytuuje się głęboko w domenie archeonów, na nowo uznanej gałęzi, która stanowi odrębną grupę od wcześniej znanych. Oznacza to, że nawet wśród archeonów, które już obejmują wielu ekstremalnych specjalistów, ewolucja może radykalnie zredukować genom. To pokazuje, jak wiele jeszcze nie wiemy o podstawach życia.
Maleńki pasażer planktonu, który napędza planetę
Do tej pory Sukunaarchaeum znaleziono jedynie wewnątrz planktonowego dino-flagellata o nazwie Citharistes regius, który unosi się w ciepłych wodach oceanu. Archeon zachowuje się jak holopasożyt, najwyraźniej pobierając od swojego gospodarza wszystko, czego potrzebuje, i niczego nie oddając. Jest to pierwszy znany pasożytniczy archeon.
Gdy badacze przeanalizowali globalne badania DNA oceanów, odkryli podobne sekwencje w wodzie morskiej z wielu regionów. Sugeruje to, że ta dziwna linia życia jest częścią szerszej, ukrytej społeczności, która żyje wraz z drobnymi organizmami morskimi, a nie jest tylko pojedynczym dziwactwem.
Te ciche relacje mają znaczenie, ponieważ społeczności planktonu pomagają napędzać „pompy węglowe” oceanu i wspierają łańcuchy pokarmowe, które karmią ryby, ptaki morskie i ludzi. Pasożyty i symbionty mogą zmieniać sposób, w jaki ich gospodarze rosną, dzielą się i przetwarzają składniki odżywcze.
Jeśli Sukunaarchaeum i jego krewniacy zmieniają metabolizm planktonu, który ich przenosi, mogą stać się kolejnym elementem łączącym mikroskopijny świat z klimatem i bioróżnorodnością. Obecnie naukowcy wiedzą jedynie, że takie partnerstwo istnieje, a jego wpływ ekologiczny jest wciąż nieznany.
Dlaczego to ważne dla ewolucji i astrobiologii
Ekstremalna redukcja genomu jest już znana u niektórych bakteryjnych i archeonowych symbiontów, ale Sukunaarchaeum doprowadza ten model niemal do granic. Rozmywa utarte etykiety, takie jak „komórka”, „wirus” i „samodzielny organizm”, i potwierdza ideę, że życie lepiej traktować jako spektrum strategii przetrwania, a nie jako ścisły zestaw kategorii.
Naukowcy opisują go nawet jako potencjalne „żywe skamieniałość”, które może rzucać światło na starożytne przejścia między różnymi typami biologicznych bytów. Ale to nie wszystko – jest tu także aspekt astrobiologii. Wyobrażając sobie życie na Marsie czy lodowych księżycach, często myślimy o samodzielnych mikrobach, podobnych do tych z naszych szkolnych schematów.
Sukunaarchaeum jest przypomnieniem, że prawdziwe życie może być bardziej zależne, zredukowane i po prostu dziwniejsze, niż sugerują te schematy. W praktycznym sensie oznacza to, że przyszłe misje kosmiczne mogą musieć szukać nie tylko wolno żyjących komórek, ale także genetycznych „współpasażerów” ukrywających się wewnątrz innych organizmów.
Ostatecznie, ten maleńki archeon pokazuje, że większość bioróżnorodności Ziemi jest wciąż niewidoczna gołym okiem i dopiero teraz zaczyna wychodzić na jaw dzięki genetycznym badaniom naszych oceanów. To fascynujące, jak wiele tajemnic wciąż skrywa nasza własna planeta.
