Како настанале сложените клетки? Еден начин да се истражи ова прашање е да се проучуваат денешните организми што се блиски роднини на еукариотите. Еукариотите се организми со сложени клетки и тука спаѓаат животните, растенијата и габите. Во студија објавена во списанието Nature на 28 октомври 2026 година, истражувачите изолирале и лабораториски одгледале два соја од архејската група Heimdallarchaeia, познати како HC1 и SC1. Филогенетски, оваа група се разгранува најблиску до еукариотите меѓу археите. Испитувањето вклучувало микроскопија, физиолошки тестови и геномски споредби. Важна граница е што соевите биле одгледувани во заеднички култури со метаногени партнери; резултатите ги опишуваат тие лабораториски услови, а не целата нивна биологија во природата.
Зошто им биле потребни партнери?
И двата соја се задолжително анаеробни: во испитаните услови им бил потребен живот без кислород. Тие разградувале пептиди, кратки градбени делови од белковини, и зависеле од синтрофија. Синтрофија е метаболичка соработка во која еден организам создава водород или формат, а партнерот ги троши овие соединенија до ниски концентрации што не го попречуваат процесот. Така, одгледувањето на археите со метаногени партнери не било само технички избор; тоа одразува заемна зависност во нивниот метаболизам. HC1 бил изолиран во заедничка култура со една метаногена археја, а SC1 во култура со два метаногени партнера.
Една од највпечатливите забележани особини била формата на клетките. Иако нивната внатрешна организација била едноставна и немале трајни внатрешни мембрански структури, клетките создавале мембрански испакнатини и везикули. Везикулите се мали структури ограничени со мембрана; во испитувањето била забележана нивната појава, но функцијата на некои ретки везикуларни структури останала нејасна. Затоа набљудувањето дека нема постојани внатрешни мембрани не значи дека никогаш не се појавува никаква внатрешна структура.
Што откриваат испакнатините?
Испакнатините на HC1 и SC1 се поврзувале со метаногените партнери. Ова укажува на физичка врска меѓу обликот на архејските клетки и нивната метаболичка соработка. Наодот е интересен за прашањето како едноставни клетки можеле да воспостават блиски односи со други организми, но самото поврзување во културата не покажува како точно настанале сложените клетки во далечното минато.
Истражувачите забележале и дека со повеќе достапен јаглерод и енергија, соевите вложувале повеќе во клеточната маса и испакнатините, наместо во клеточната делба. Оваа поврзаност покажува како условите во културата биле поврзани со распределбата на растот кај овие археи. Таа не утврдува дека истото се случува во сите нивни природни средини, ниту дека испакнатините сами по себе предизвикуваат еволутивни промени.
Колку далеку може да нè одведе споредбата?
HC1 носел гени поврзани со употреба на кислород, но културите не растеле во микроксични услови — средина со мала количина кислород — кога археите биле сами со своите метаногени партнери. Растеле во такви услови кога биле присутни бактерии што го користат кислородот. Авторите затоа сметаат дека гените најверојатно помагаат во отстранување на кислородот, а не во дишење со него. Тоа е важен пример за разликата меѓу наоѓањето ген и докажувањето што прави организмот: гените сами по себе не потврдуваат аеробно дишење.
Поширокото еволутивно толкување е внимателно. Сличности меѓу проучуваните археи поддржуваат сценарио во кое предокот на еукариотите можеби бил анаеробен и имал мембрански испакнатини. Но тој предок не бил набљудуван директно: ова е заклучок од денешни организми. Авторите наведуваат и дека составот на геномот на предокот сè уште не е разрешен. Значи, откриените соеви даваат материјал за тестирање на хипотези за раниот премин кон сложени клетки, а не целосен портрет на тој настан.
Почетниот материјал бил биофилм од бунар за производство на гас во префектурата Чиба, Јапонија, собран во 2019, 2020 и 2023 година. Трудот објавен во 2026 година затоа не значи дека примероците биле собрани неодамна. Со одгледувањето на HC1 и SC1, истражувачите добиле можност да ги проучуваат овие блиски архејски роднини во контролирани култури. Следниот чекор за разбирање на нивната еволутивна важност е да се има предвид што покажуваат тие услови, а што останува непознато за природните заедници и за клетките од далечното минато.
Научна основа и ограничувања
Лабораториско култивирање и експериментална карактеризација на две архејски линии, со микроскопија, физиолошки тестови и геномски споредби.
Испитуван модел: Археи од Heimdallarchaeia: соеви HC1 и SC1, од редот Hodarchaeales; одгледувани со метаногени партнери..
Примерок: 2 соја; изолирани од биофилм земен на 3 датуми.
- Клетките биле одгледувани во лабораториски заеднички култури со метаногени партнери; резултатите ги опишуваат тие услови и не ја утврдуваат целосната биологија на организмите во природата.
- Тврдењата за клетката што претходела на еукариотите се еволутивни заклучоци од денешни археи. Авторите наведуваат дека составот на геномот на тој предок сè уште не е разрешен.
- Набљудувањата на постојани внатрешни мембрани не исклучуваат ретки или минливи структури: во некои клетки биле забележани ретки везикуларни структури со нејасна функција.
- Експериментите покажале дека присуството на гени поврзани со кислород не докажува аеробно дишење; кај HC1 тие најверојатно се поврзани со толеранција и отстранување кислород.
- Полевите примероци биле собрани во 2019, 2020 и 2023 година. Наодот е нов труд објавен на 28 октомври 2026 година, а не ново теренско земање примероци.
