Mikroskopisk bilde av Hemimastix kukwesjijk, en ny art av hemimastigotes.Bilde: Yana Eglit/Dalhousie University
Kanadiske forskere har identifisert mikroskopiske skapninger som er så ulikt alt annet sett før, de måtte lage en helt ny gren på den evolusjonære tree of life til slot dem i.
En ny artikkel publisert denne uken i Nature tilbyr den første genetiske analyser av hemimastigotes—en sjelden og dårlig forstått gruppe encellede mikroorganismer. Biologer har kjent om disse små beasties for godt over et århundre, men nå kan hemimastigotes være offisielt brukt i den evolusjonære tree of life, en prosess mer formelt kjent som fylogeni. Og ved å gjøre det, forskere har snublet over en helt ny gren på tree of life—en dateres tilbake milliarder av år.
Yana Eglit, en doktorgradsstudent ved Dalhousie University og medforfatter av den nye studien, fant to forskjellige arter av hemimastigotes—en som allerede er kjent og en helt ny vitenskap—i jordprøver samlet inn langs Bløff Wilderness Trail i Nova Scotia, Canada. Den tidligere kjente arter kalles Spironema og den nye ble kalt Hemimastix kukwesjijk (uttales “ku–ga–wes–jij–k”), som betyr “rapacious hårete troll” i språket av Mi’kmaq Første Nasjoners folk i Nova Scotia.
Rapacious og hårete, faktisk. Disse encellede, gratis-roaming rovdyr har to rader av hår-som flagella, som de bruker for bevegelse og klamring til byttedyr. Hemimastix feeds ved å koble sin munn—hvis det kan kalles det—til overflaten av sine like mikroskopiske byttedyr, og suger opp offerets cytoplasma, i henhold til observasjoner gjort av Eglit og hennes kolleger.
Hemimastigotes kan ikke være klassifisert som dyr, planter, sopp eller bakterier. Men de er eukaryotes, etter å ha komplekse celler, og en klart definert kjerne. Eukaryotes som ikke kan plugges inn i disse konvensjonelle grupperinger er kalt protists—en slags grab-bag gruppering av noen ganger unclassifiable eukaryotes. For eksempel hemimastigotes. Bortsett fra å beskrive dem som eukaryote protists, forskere har ikke vært i stand til å plassere dem hvor som helst innenfor fylogenetisk tre av livet. En del av problemet var at forskere ikke var i stand til å utføre meningsfylte genetiske tester på hemimastigotes—men dette har nå endret seg, takket være ny forskning.
“Dette funnet bokstavelig talt tegner over vår gren av” Tree of Life ” på en av sine dypeste poeng,” forklarte Alastair Simpson, hovedforfatter av studien og biologi professor ved Dalhousie, i en uttalelse. “Det åpner en ny dør for å forstå utviklingen av komplekse celler—og deres gamle røtter tilbake i god tid før planter og dyr kom på Jorden.”
Ved hjelp av en ny teknikk kalt single-celle transcriptonomics, og med hjelp av PhD-kandidat Gordon Lax, Dalhousie-teamet var i stand til å erte store mengder genetisk materiale fra de to arter av hemimastigotes. Hele genomer kan ikke trekkes ut, men nok informasjon ble hentet for forskerne til å utføre et fylogenetisk analyse.
Nesten alle eukaryotes tilhører enten dyre -, plante -, sopp og riker, men noen eukaryotes ikke kan klassifiseres slik, og er ansett som protists. Ikke fornøyd med disse bred mål, forskere opprettet seks “super-grupper” for eukaryote domene: Sar/Telonemia, Haptophyta/Centrohelida, Archaeplastida/Picozoa (denne gruppen inneholder planter), Cryptista (denne gruppen inneholder alger), Discoba, og Amorphea (denne gruppen inneholder dyr og sopp).
For å gruppere disse rike-nivå eukaryotes enda lenger, har forskere laget en “supra-gruppen, kalt” Diaphoretickes, som samlet fire lignende super-grupper sammen (se diagram nedenfor). Formålet med denne organisatoriske ordningen er å sortere og cluster arter i henhold til deres forhold til felles forfedre, snarere enn av deres fysiske egenskaper eller andre attributter.
Tidligere forskere hadde utpekt Hemimastigophora på nivå med phylum (nedenfor storbritannia), men den nye studien antyder at de tilhører en tydelig supra-gruppe, eller en “ny supra-kingdom-nivå avstamning av eukaryotes,” i ord av forskere.
“Det var klart fra våre analyser at hemimastigotes ikke tilhører en kjent rike-nivå gruppe, eller til og med til en kjent “super-group’ i flere riker sammen, som en som omfatter både dyr og sopp,” sa Simpson. “Dette er en liten samling av organismer er en helt ny gruppe på det nivået, alle på sin egen. Det er en gren av Treet av Livet som har vært adskilt i lang tid, kanskje mer enn en milliard år, og vi hadde ingen informasjon om det overhodet.”
I tillegg til å være den første til å utføre en genetisk analyse av hemimastigotes, Dalhousie team er også den første til å kulturen disse organismene. Bevæpnet med en jevn tilførsel av hemimastigotes å eksperimentere på, forskerne er nå i håp om å sanke flere genetiske informasjon fra disse merkelige skapninger.
Andreas Hejnol, gruppeleder for Sars Internasjonale Senter for Marin molekylærbiologi ved Universitetet i Bergen, sa papiret er verdifulle i at det gir et fylogenetisk analyse som til slutt steder disse organismene i livets tre.
“Metodene som er standard og stor prestasjon, er funn av organismer i mengder som er tilstrekkelige til å isolere molekyler og få deres rekkefølge informasjon,” Hejnol, som ikke var tilknyttet den nye studien, fortalte Gizmodo. “En annen stor forhånd er at forskerne er faktisk i stand til kultur dem.”
Ros til side, Hejnol sa det er viktig å huske at kategorier som “supra-riket” og “super-gruppen” er rett og slett “menneskeskapte kategorier” som forskerne bruker for å klassifisere og organisere organismer—med andre ord, de er en menneskelig konstruksjon som kan endres etter som vår forståelse av biologi endringer.
“Kriteriene er ikke godt definert, og er i hovedsak basert på “særpreg” fra andre organismer,” sa han. “Dette særpreget er for det meste basert på tilfeldig valgte kriterier. Før dette, evolusjonære biologer som vanligvis brukes likhet som et kriterium for å tildele organismer sammen.”
I tilfelle av den nye studien, fylogenetisk analyse plassert hemimastigotes på en stor ny gren—en som nå sitter sammen med en pre-eksisterende søster gren av eukaryotes kjent som Diaphoretickes.
“Mens denne stillingen er interessant og nyttig for å rekonstruere utviklingen… av disse organismene, utelukkelse av hemimastigotes er vilkårlig,” Hejnol fortalte Gizmodo. “De [hemimastigotes] kan også være inkludert [i Diaphoretickes gruppe]—dette ligger i øyet som ser. Dette viser igjen hvordan tilfeldige oppdrag som “supra-rike’ er.”
Som han la til: “‘roman supra-kingdom” høres fancy og spennende—men er på ingen vitenskapelig verdi. Synd at det tilslører de viktigste gjennomføring av forfatterne at de er i stand til å plassere denne gruppen i the tree of life, som er virkelig en vitenskapelig forhånd.”
Flytte fremover, vil det være interessant å se om andre forskere er enige med denne klassifiseringen. Som nevnt, det finnes andre arter av hemimastigotes; kanskje ytterligere fylogenetisk forskning vil bekrefte opprettelsen av denne nye supra-gruppen, eller det kan inflame denne debatten ytterligere. Hvis noe, er dette funnet viser behov for bedre måter å beskrive og klassifisere organismer langs den høyeste grener på treet i livet.
[Arten]
Deler Denne Historien