Microscopisch beeld van Hemimastix kukwesjijk, een nieuwe soort van hemimastigotes.Afbeelding: Yana Eglit/Dalhousie University
Canadese wetenschappers hebben microscopische wezens, die dus in tegenstelling tot wat eerder gezien, ze hadden te maken met een geheel nieuwe tak op de evolutionaire stamboom van het leven op slot.
Een nieuw artikel gepubliceerd deze week in de Natuur biedt de eerste genetische analyse van hemimastigotes—een zeldzame en slecht begrepen groep van eencellige micro-organismen. Biologen hebben bekend is over deze kleine beestjes voor meer dan een eeuw, maar nu pas kunnen hemimastigotes officieel worden sleuven in de evolutionaire stamboom van het leven, een proces meer formeel bekend als fylogenie. En door dit te doen, hebben de wetenschappers stuitten op een geheel nieuwe tak aan de boom van het leven—dateert uit miljarden jaren.
Yana Eglit, een doctoraal student aan Dalhousie University en co-auteur van de nieuwe studie, bleek dat er twee verschillende soorten van hemimastigotes—een al bekend een geheel nieuw voor de wetenschap—in bodemmonsters verzameld langs de Bluff Wilderness Trail in Nova Scotia, Canada. De reeds bekende soort is genoemd Spironema en de nieuwe werd genoemd Hemimastix kukwesjijk (uitgesproken als “ku–ga–wes–jij–k”), wat betekent “hebzuchtige harige reus” in de taal van een klein Mi ‘ kmaq First Nations mensen van Nova Scotia.
Hebzuchtige en harig, inderdaad. Deze eencellige, free-roaming roofdieren zijn voorzien van twee rijen van haar-achtige cellen, die ze gebruiken voor de voortbeweging en grijpen naar prooi. Hemimastix feeds door het aansluiten van de mond—als het kan worden genoemd dat—naar de oppervlakte van haar even microscopisch kleine prooi, zuigen van het slachtoffer in het cytoplasma, conform de opmerkingen van het Eglit en haar collega ‘ s.
Hemimastigotes niet kunnen worden aangemerkt als van dieren, planten, schimmels of bacteriën. Maar ze zijn eukaryoten, met complexe cellen en een duidelijk afgebakende kern. Eukaryoten die niet kunnen worden toebedeeld deze conventionele groeperingen worden genoemd wieren—een soort van pak-zak groepering van soms niet te classificeren eukaryoten. Zoals hemimastigotes. Naast het beschrijven ze als eukaryote protisten, wetenschappers nog niet in staat geweest om ze te plaatsen ergens in de fylogenetische boom van het leven. Een deel van het probleem was dat de wetenschappers waren niet in staat om het uitvoeren van zinvolle genetische tests op hemimastigotes—maar dit is nu veranderd, met dank aan het nieuwe onderzoek.
“Deze ontdekking letterlijk past dan ook in onze tak van de ‘Boom van het Leven’ op een van de diepste punten,” aldus Alastair Simpson, de hoofdauteur van de studie en de biologie professor aan Dalhousie, in een verklaring. “Het opent een nieuwe deur voor het begrijpen van de evolutie van complexe cellen en hun oude oorsprong—terug goed voor dieren en planten ontstaan op Aarde.”
Met behulp van een nieuwe techniek genaamd single-cell transcriptonomics, en met de hulp van promovendus Gordon Lax, de Dalhousie team was in staat om te plagen grote hoeveelheden genetisch materiaal van de twee soorten van hemimastigotes. De hele genomen kunnen niet worden uitgepakt, maar genoeg informatie werd verkregen voor de onderzoekers voor het uitvoeren van een fylogenetische analyse.
Vrijwel alle prokaryoten behoren tot ofwel het planten -, dieren of schimmels koninkrijken, maar sommige prokaryoten kunnen niet worden geclassificeerd als zodanig en worden geacht te zijn protisten. Niet tevreden met deze globale aanduidingen, wetenschappers maakte zes “super-groepen” voor de eukaryote domein: Sar/Telonemia, Haptophyta/Centrohelida, Archaeplastida/Picozoa (deze groep bevat planten), Cryptista (deze groep bevat algen), Discoba, en Amorphea (deze groep bevat dieren en schimmels).
Tot deze groep koninkrijk-niveau eukaryoten nog verder, wetenschappers een “supra-groep” genoemd Diaphoretickes, dat hoop gegooid vier soortgelijke super-groepen samen (zie het diagram hieronder). Het doel van deze organisatie-regeling is voor het sorteren en cluster soorten volgens hun relatie tot de gemeenschappelijke voorouders, in plaats van hun fysieke eigenschappen, of andere kenmerken.
Eerder hadden wetenschappers aangewezen Hemimastigophora op het niveau van de ondersoort (hieronder koninkrijk), maar de nieuwe studie suggereert dat zij behoren tot een verschillende supra-groep, of een “nieuw supra-koninkrijk-niveau afstamming van eukaryoten,” in de woorden van de onderzoekers.
“Het was duidelijk uit onze analyses dat hemimastigotes niet behoren tot een bekend koninkrijk-niveau van de groep, of zelfs om een bekend ‘super-groep’ van verschillende koninkrijken elkaar, als de een die zowel dieren en schimmels”, zegt Simpson. “Dit is een kleine verzameling van organismen is een hele nieuwe groep op dat niveau allemaal op zijn eigen. Het is een tak van de Boom van het Leven, dat is apart voor een zeer lange tijd, misschien wel meer dan een miljard jaar, en we hadden niet de informatie dan ook.”
In aanvulling op het eerste tot het uitvoeren van een genetische analyse van hemimastigotes, de Dalhousie team is ook de eerste om de cultuur van deze organismen. Gewapend met een constante aanvoer van hemimastigotes te beproeven, de onderzoekers, en nu maar hopen te verwerven meer genetische informatie van deze merkwaardige wezens.
Andreas Hejnol, de leider van de groep van de Sars-International Centre for Marine Moleculaire Biologie aan de Universiteit van Bergen, zei het papier is waardevol in een fylogenetische analyse dat uiteindelijk deze organismen in de boom van het leven.
“De methoden zijn standaard en de belangrijkste prestatie is het vinden van de organismen in hoeveelheden die voldoende zijn om zich te isoleren van de moleculen en hun volgorde informatie,” Hejnol, die was niet verbonden met de nieuwe studie, vertelde Gizmodo. “Een andere grote vooruitgang is dat de onderzoekers zijn in feite in staat om de cultuur van hen.”
Lof opzij, Hejnol zei dat het belangrijk is om te onthouden dat categorieën zoals “supra-koninkrijk” en “super-groep” gewoon “antropogene categorieën” die wetenschappers gebruiken om te classificeren en ordenen van organismen, wat betekent dat ze een menselijke constructie onderhevig aan verandering als ons begrip van de biologie verandert.
“De Criteria zijn niet goed gedefinieerd en zijn voornamelijk gebaseerd op de ‘eigenheid’ van andere organismen,” zei hij. “Dit onderscheidend vermogen is voornamelijk gebaseerd op de willekeurig geselecteerde criteria. Voorafgaand aan deze evolutionaire biologen normaal gebruikt gelijkenis als een criterium voor het toewijzen van organismen samen.”
In het geval van de nieuwe studie, de fylogenetische analyse geplaatst hemimastigotes op een belangrijke nieuwe tak—die zit nu naast een reeds bestaande zuster tak van eukaryoten bekend als Diaphoretickes.
“Hoewel deze positie is interessant en nuttig voor een reconstructie van de evolutie… van deze organismen, met uitsluiting van de hemimastigotes is arbitrair,” Hejnol vertelde Gizmodo. “Zij [de hemimastigotes] kan ook opgenomen worden [in de Diaphoretickes groep]—dit ligt in het oog van de toeschouwer. Dit geeft weer, hoe arbitrair opdrachten, zoals ‘supra-koninkrijk’ zijn.”
Waaraan hij toevoegt: “De ‘nieuwe supra-koninkrijk”, klinkt fancy en spannend—maar is van geen wetenschappelijke waarde heeft. Jammer dat het verduistert de belangrijkste prestatie van de auteurs dat zij in staat zijn om deze groep in de boom van het leven—dat is echt een wetenschappelijke vooraf.”
Vooruit, het zal interessant zijn te zien als andere wetenschappers het eens met deze indeling. Zoals gezegd, er zijn andere soorten van hemimastigotes; misschien verder fylogenetische onderzoek bevestigen de oprichting van deze nieuwe supra-groep, of het kan ontvlammen dit debat nog verder. Als er iets, deze ontdekking toont de noodzaak voor een betere manieren van beschrijven en classificeren van organismen langs de hoogste takken van de boom van het leven.
[Natuur]
Deel Dit Verhaal