Mikroskopisk billede af Hemimastix kukwesjijk, en ny art af hemimastigotes.Billede: Yana Eglit/Dalhousie University
Canadiske forskere har påvist mikroskopiske væsener, som er så ulig noget er set før, de havde for at skabe en helt ny gren på det evolutionære træ af liv til slot dem i.
En ny rapport, der blev offentliggjort i denne uge i Nature er den første genetiske analyse af hemimastigotes—en sjælden og dårligt forstået gruppe af encellede mikroorganismer. Biologer har kendt om disse små bæster for godt og vel et århundrede, men først nu kan hemimastigotes være officielt indsat i det evolutionære træ af liv, en proces, der mere formelt kendt som fylogeni. Og ved at gøre dette, videnskabsmænd har stødt på en helt ny gren på livets træ—et dating milliarder af år tilbage.
Yana Eglit, en ph.d. – studerende ved Dalhousie University og medforfatter på den nye undersøgelse, der fandt, at to forskellige arter af hemimastigotes—en, der allerede er kendte, og en helt ny videnskab—i jordprøver indsamlet langs Bluff Wilderness Trail i Nova Scotia, Canada. De hidtil kendte arter kaldes Spironema og ny blev døbt Hemimastix kukwesjijk (udtales “ku–ga–wes–jij–k”), som betyder “griske hår trold” i de sprog, Mi’kmaq Første Nations folk af Nova Scotia.
Griske og hår, faktisk. Disse encellede, free-roaming rovdyr, der har to rækker af hår-som flageller, som de har brug for bevægelse og tage fat på bytte. Hemimastix feeds, der forbinder munden—hvis det kan kaldes det—på overfladen af sin lige så mikroskopiske bytte, suge op ofrets cytoplasma, i henhold til observationer, der er foretaget af Eglit og hendes kolleger.
Hemimastigotes ikke kan klassificeres som dyr, planter, svampe eller bakterier. Men de er eukaryoter, der har komplekse celler og en klart defineret kerne. Eukaryoter, der ikke kan indpasses i disse konventionelle grupper kaldes protists—en slags grab-pose gruppering af nogle gange cykler eukaryoter. Som hemimastigotes. Bortset fra at betegne dem som eukaryote protists, forskere har ikke været i stand til at placere dem hvor som helst inden for det fylogenetiske træ af liv. En del af problemet var, at forskerne ikke var i stand til at udføre meningsfulde genetiske tests på hemimastigotes—men det har nu ændret sig, takket være den nye forskning.
“Denne opdagelse bogstaveligt talt gentegner vores gren af ‘Tree of Life’ på et af sine dybeste steder,” forklarede Alastair Simpson, den ledende forfatter af undersøgelsen og biologi professor ved Dalhousie, i en erklæring. “Det åbner en ny dør for at forstå udviklingen af komplekse celler—og deres gamle rødder tilbage før dyr og planter opstod på Jorden.”
Ved hjælp af en ny teknik, der kaldes single-celle transcriptonomics, og med hjælp af Ph.d. – kandidat Gordon Lax, Dalhousie holdet var i stand til at drille de store mængder af genetisk materiale fra de to arter af hemimastigotes. Hele genomer ikke kunne ekstraheres, men nok oplysninger blev indsamlet for forskerne at udføre en fylogenetisk analyse.
Stort set alle eukaryoter tilhører enten dyr, planter og svampe riger, men nogle eukaryoter ikke kan klassificeres som sådan, og anses for protists. Ikke tilfreds med disse brede betegnelser, forskere oprettet seks “super-grupper” for den eukaryote domæne: Sar/Telonemia, Haptophyta/Centrohelida, Archaeplastida/Picozoa (denne gruppe indeholder planter), Cryptista (denne gruppe indeholder alger), Discoba, og Amorphea (denne gruppe indeholder dyr og svampe).
At gruppere disse kongerige-niveau eukaryoter selv yderligere, videnskabsfolk skabt et “supra-gruppen, kaldet” Diaphoretickes, at slået fire lignende super-grupper sammen (se diagrammet nedenfor). Formålet med denne organisatoriske ordning er at sortere og klynge arter i forhold til deres relation til fælles forfædre, snarere end ved deres fysiske egenskaber og andre egenskaber.
Tidligere har forskere havde udpeget Hemimastigophora på niveau med phylum (nedenfor kongerige), men den nye undersøgelse tyder på, at de hører til en særlig supra-gruppe, eller en “roman supra-kingdom-niveau, slægt af eukaryoter,” i ord af forskere.
“Det var klart fra vores analyser, at hemimastigotes ikke tilhører nogen kendt kongerige-niveau-gruppe, eller selv til en kendt ‘super-gruppe’ af flere riger sammen, er ligesom en, der omfatter både dyr og svampe,” siger Simpson. “Dette ene lille samling af organismer er en helt ny gruppe på dette niveau, alle på egen hånd. Det er en gren af Livets Træ, som har været adskilt i meget lang tid, måske mere end en milliard år, og vi havde ingen information overhovedet.”
Ud over at være den første til at foretage en genetisk analyse af hemimastigotes, Dalhousie holdet er også den første til kultur af disse organismer. Bevæbnet med en stabil forsyning af hemimastigotes til at eksperimentere på, at det er forskerne nu håber, at der indsamles flere genetiske oplysninger fra disse bemærkelsesværdige skabninger.
Andreas Hejnol, gruppeleder af Sars International Centre for Marine Molecular Biology ved Universitetet i Bergen, sagde papiret er værdifulde i, at det giver en fylogenetisk analyse, der endelig placerer disse organismer i livets træ.
“De metoder, der er standard, og den største bedrift er at finde organismer i mængder, der er tilstrækkelige til at isolere molekyler og få deres rækkefølge oplysninger,” Hejnol, der ikke var tilknyttet den nye undersøgelse, fortalte Gizmodo. “En anden stor forhånd er, at forskerne er faktisk i stand til kultur dem.”
Ros til side, Hejnol sagde, at det er vigtigt at huske, at kategorier som “supra-kongeriget” og “super-gruppe” er simpelthen “menneskeskabte kategorier”, som forskere bruger til at klassificere og organisere organismer—hvilket betyder, at de er et menneske konstruere ændres, efterhånden som vores forståelse af biologi ændringer.
“Kriterier er ikke veldefineret, og der er hovedsageligt baseret på ‘særpræg’ fra andre organismer,” sagde han. “Dette særpræg er for det meste baseret på tilfældigt udvalgte kriterier. Forud for dette, evolutionære biologer, der normalt anvendes lighed som et kriterium for at tildele organismer sammen.”
I tilfælde af den nye undersøgelse, den fylogenetiske analyse placeret hemimastigotes på en stor ny afdeling, og som nu sidder sammen med en pre-eksisterende søster gren af eukaryoter er kendt som Diaphoretickes.
“Mens denne holdning er interessant og nyttigt for at rekonstruere udviklingen… af disse organismer, udelukkelse af hemimastigotes er vilkårlig,” Hejnol fortalte Gizmodo. “De [hemimastigotes] kunne også være inkluderet [i Diaphoretickes gruppe]—dette ligger i øjet af beskueren. Dette viser igen, hvordan vilkårlige opgaver såsom ‘supra-kingdom’ er.”
Som han tilføjede: “Det ‘nye supra-kongerige” lyder fancy og spændende—men der er ingen videnskabelig værdi. Skam, at det tilslører det vigtigste realisering af forfatterne, at de er i stand til at placere denne gruppe i livets træ—der er virkelig en videnskabelig forhånd.”
Bevæger sig fremad, vil det være interessant at se, hvis andre forskere er enige om, med denne klassifikation. Som nævnt, er der andre arter af hemimastigotes; måske yderligere fylogenetiske undersøgelser vil bekræfte oprettelsen af denne nye supra-gruppe, eller det kan opflamme denne debat yderligere. Hvis der er noget, denne opdagelse viser behovet for forbedrede metoder til at beskrive og klassificere organismer langs de højeste grene på livets træ.
[Naturen]
Dele Denne Historie