Bizarre Mikroben Stellen eine Wichtige Neue Verzweigung auf dem Evolutionären Stammbaum

Mikroskopische Aufnahme von Hemimastix kukwesjijk, eine neue Art von hemimastigotes.Bild: Yana Eglit/Dalhousie University

Kanadische Wissenschaftler haben festgestellt, mikroskopische Lebewesen, die sind so anders als alles zuvor gesehen, Sie hatte eine ganz neue Verzweigung auf dem evolutionären Baum des Lebens-slot.

Ein neues Papier veröffentlicht in dieser Woche in der Natur bietet die erste genetische Analyse von hemimastigotes—eine seltene und wenig verstandene Gruppe von einzelligen Mikroorganismen. Biologen haben bekannt über diese kleinen Biester für gut über einem Jahrhundert, aber erst jetzt können die hemimastigotes offiziell Schlitz in der evolutionären Baum des Lebens, ein Prozess, mehr formal bekannt als Stammesgeschichte. Und indem Sie das tun, haben Wissenschaftler stolperte über einen völlig neuen Zweig am Baum des Lebens—eine dating-wieder Milliarden von Jahren.

Yana Eglit, Doktorand an der Dalhousie University und co-Autor der neuen Studie, fanden zwei verschiedene Arten von hemimastigotes—eine bereits bekannte und eine völlig neue science—in-Boden-Proben, die entlang der Bluff Wilderness Trail in Nova Scotia, Kanada. Die bisher bekannten Arten ist genannt Spironema und der “neue” genannt wurde Hemimastix kukwesjijk (ausgesprochen “ku–ga–wes–jij–k”), was bedeutet, “räuberischen Behaarte Oger” in der Sprache der Mi ‘ kmaq First Nations Menschen in Nova Scotia.

Räuberischen und Behaart, in der Tat. Diese einzelligen, frei-roaming Raubtiere verfügen über zwei Reihen von Haar-wie Flagellen, die Sie verwenden für die Fortbewegung und greifen auf Beute. Hemimastix-feeds, indem Sie anschließen den Mund—wenn es aufgerufen werden kann, die—auf der Oberfläche von den gleichen mikroskopischen Beute, saugen dem Opfer das Zytoplasma, nach den Beobachtungen Eglit und Ihre Kollegen.

Eine Auswahl der hemimastigotes analysiert in der neuen Studie.Bild: G. Lax et al., 2018/Natur

Hemimastigotes nicht klassifiziert werden kann, als Tier, pflanze, Pilz oder Bakterien. Aber Sie sind Eukaryonten, mit komplexen Zellen und einen klar definierten Zellkern. Eukaryonten, die nicht eingeklemmt werden in diesen herkömmlichen Gruppierungen sind aufgerufen, protists—eine Art Wundertüte Gruppierung der manchmal nicht klassifizierbar Eukaryonten. Wie hemimastigotes. Abgesehen von der Beschreibung von Ihnen als eukaryotischen protists, die Wissenschaftler nicht in der Lage, legen Sie Sie überall innerhalb der phylogenetische Baum des Lebens. Teil des Problems war, dass die Wissenschaftler waren nicht in der Lage, sinnvolle genetische tests auf hemimastigotes—aber das hat sich jetzt geändert, Dank der neuen Forschung.

“Diese Entdeckung buchstäblich neu gezeichnet wird unser Zweig der ‘Baum des Lebens’ an einem seiner tiefsten Punkte”, erklärte Alastair Simpson, der führende Autor der Studie und Biologie-professor an der Dalhousie, in einer Erklärung. “Es öffnet sich eine neue Tür zum Verständnis der evolution von komplexen Zellen und Ihren antiken Ursprüngen zurück—auch vor Tieren und Pflanzen entstanden auf der Erde.”

Mit einer neuen Technik namens single-cell transcriptonomics, und mit Hilfe von PhD-Kandidat Gordon Lax, der Dalhousie-team war in der Lage zu necken große Mengen von genetischem material aus den beiden Arten von hemimastigotes. Das ganze Genome konnte nicht extrahiert werden, aber genügend Informationen zusammengetragen, die für den Forscher zur Durchführung einer phylogenetischen Analyse.

Nahezu alle Eukaryoten gehören entweder dem Tier -, Pflanzen oder Pilze Königreiche, aber einige Eukaryoten nicht als solcher eingestuft, und gelten als protists. Nicht zufrieden mit dieser breiten Bezeichnungen, Wissenschaftler sechs “super-Gruppen” für die eukaryote domain: Sar/Telonemia, Haptophyta/Centrohelida, Archaeplastida/Picozoa (diese Gruppe enthält Pflanzen), Cryptista (diese Gruppe enthält Algen), Discoba, und Amorphea (diese Gruppe enthält Tiere und Pilze).

Die Königreich-Ebene Eukaryoten noch weitere Wissenschaftler erstellten eine “supra-Gruppe” genannt Diaphoretickes, dass in einen Topf geworfen, die vier ähnliche super-Gruppen zusammen (siehe Diagramm unten). Der Zweck dieser organisatorischen Regelung ist zu Sortieren und cluster-Arten nach Ihrer Beziehung zu der gemeinsamen Vorfahren, als vielmehr durch Ihre physikalischen Eigenschaften oder sonstigen Attributen.

Die sechs zuvor festgelegten eukaryote super-Gruppen und Diaphoretickes supra-Gruppe, sowie die neuen hemimastigotes supra-Gruppe vorgeschlagen, in der neuen Studie. Tiere und Pilze sind in der Amorphea super-Gruppe, während Pflanzen fallen unter Archaeplastida + Picozoa.

Bisher waren Wissenschaftler benannt Hemimastigophora auf der Ebene der Stamm (unterhalb Königreich), aber die neue Studie schlägt vor, Sie gehören zu einer deutlichen supra-Gruppe, oder eine “neuartige supra-Reich-level-Linie von Eukaryonten”, in den Worten der Forscher.

“Es war klar, aus unseren Analysen, dass hemimastigotes nicht gehören bekannte Reich-level-Gruppe, oder auch zu einem bekannten ‘super-group’, die aus mehreren Königreichen zusammen, wie die eine, bei der sowohl Tiere und Pilze”, sagte Simpson. “Dies ist eine kleine Sammlung von Organismen ist eine ganz neue Gruppe an, die Ebene, die alle auf Ihre eigene. Es ist ein Zweig vom Baum des Lebens, der wurde getrennt für eine sehr lange Zeit, vielleicht mehr als eine Milliarde Jahre, und wir hatten keine Informationen über Sie zu löschen.”

Grafik: Peter Halasz

Zusätzlich zu der ersten zur Durchführung einer genetischen Analyse von hemimastigotes, der Dalhousie-team ist auch die erste Kultur dieser Organismen. Bewaffnet mit eine stetige Versorgung von hemimastigotes zu Experimentieren, auf das die Forscher hoffen nun, herauszubekommen, mehr genetische Informationen aus dieser bemerkenswerten Kreaturen.

Andreas Hejnol, Gruppenleiter der Sars International Centre for Marine Molecular Biology der Universität Bergen, sagte das Papier ist wertvoll, dass es eine phylogenetische Analyse, die schließlich stellen diese Organismen im Baum des Lebens.

“Die Methoden sind standard und die große Errungenschaft ist die Erkenntnis der Organismen in Mengen, die ausreichend sind, um zu isolieren, die Moleküle und Ihre Reihenfolge Informationen” Hejnol, wer war nicht in Verbindung mit der neuen Studie, sagte Gizmodo. “Ein weiterer großer Fortschritt ist, dass die Forscher tatsächlich in der Lage zu Kultur Sie.”

Lob beiseite, Hejnol sagte, es ist wichtig, daran zu erinnern, dass Kategorien wie “supra-Reich” und “super-Gruppe” einfach nur “anthropogene Kategorien”, die Wissenschaftler verwenden, um zu klassifizieren und zu organisieren Organismen—das bedeutet, Sie sind ein menschliches Konstrukt unterliegt als unser Verständnis der Biologie verändert.

“Die Kriterien sind nicht klar definiert und stützt sich hauptsächlich auf eine ‘Besonderheit’ in anderen Organismen”, sagte er. “Diese Besonderheit wird meist auf Basis von zufällig ausgewählten Kriterien. Vor diesem Evolutionsbiologen normalerweise verwendet, ähnlichkeit als Kriterium zu ordnen Organismen zusammen.”

Im Falle der neuen Studie, die phylogenetische Analyse platziert hemimastigotes auf eine neue, große Filiale—eine, die sitzt nun neben einer bereits bestehenden Schwester-Zweig von Eukaryoten bekannt als Diaphoretickes.

“Während diese position ist interessant und hilfreich für die Rekonstruktion der evolution… dieser Organismen, unter Ausschluss der hemimastigotes ist willkürlich” Hejnol sagte Gizmodo. “Sie [hemimastigotes] könnte auch [in der Diaphoretickes Gruppe]—dies liegt im Auge des Betrachters. Dies zeigt sich wieder einmal, wie willkürlich Zuordnungen wie “supra-Königreich’ sind.”

Zu dem fügte er hinzu: “Der ‘Roman supra-kingdom” klingt schick und spannend—aber ist ohne wissenschaftlichen Wert. Schade, dass es verdeckt die Hauptleistung von den Autoren, dass Sie in der Lage, diese Gruppe in die der Baum des Lebens—das ist wirklich eine wissenschaftliche Voraus.”

Moving forward, es wird interessant sein zu sehen, ob andere Wissenschaftler Stimmen mit dieser Klassifizierung. Wie erwähnt, gibt es andere Arten von hemimastigotes; vielleicht weitere phylogenetische Forschung bejaht die Schaffung dieses neuen supra-Gruppe, oder es könnte sich entzünden diese Debatte noch weiter. Wenn überhaupt, diese Entdeckung zeigt die Notwendigkeit einer verbesserten Möglichkeiten der Beschreibung und Klassifizierung von Organismen entlang der höchsten äste am Baum des Lebens.

[Natur]

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