Na Zemlji se rađa potpuno nov oblik života?

Novootkriveni mikrob, privremeno nazvan Sukunaarchaeum, nije virus. Ali, poput virusa, izgleda da ima samo jednu svrhu – da stvara još svojih kopija.

Koliko naučnici mogu da zaključe iz njegovog genoma – jedinog dokaza o njegovom postojanju do sada – reč je o parazitu koji ne pruža ništa organizmu u kojem boravi. Većina od svega 189 gena koji kodiraju proteine u Sukunaarchaeumu posvećena je replikaciji sopstvenog genoma; sve ostalo što mu je potrebno mora da ukrade od svog domaćina Citharistes regius, dinoflagelata koji živi u okeanskim vodama širom sveta. Još veću misteriju izaziva to što neki njegovi genetski sekvencioni ukazuju da pripada arhejama – grupi jednostavnih ćelijskih organizama koji su bliži složenim organizmima poput ljudi, nego bakterijama poput Escherichia coli.

Otkriće čudnog, virusima sličnog načina života Sukunaarchaeuma, objavljeno prošlog meseca na bioRxiv-u, „dovodi u pitanje granice između ćelijskog života i virusa“, kaže Kejt Adamala, sintetska biolog iz Univerziteta Minesote, koja nije učestvovala u istraživanju. „Ovaj organizam bi mogao biti fascinantan živi fosil – evolutivna prekretnica koja je uspela da opstane.“

Sukunaarchaeum je otkriven slučajno. Istraživači sa Univerziteta u Cukubi pokušavali su da sekvenciraju sav DNK unutar ćelija C. regius, jer je već bilo poznato da ovaj dinoflagelat udomljava simbiotske cijanobakterije. Međutim, pored očekivanih DNK sekvenci dinoflagelata i cijanobakterija, kao i genoma mogućih bakterijskih parazita, primetili su neobičnu kružnu DNK dugu samo 238.000 baza – svega 5% dužine genoma E. coli. „U početku smo mislili da je ovaj mali kružni genom neka vrsta artefakta“, kaže Takuro Nakajama, evolucioni mikrobiolog sa Cukube.

Ali kada su Nakajama i njegovi saradnici koristili više različitih metoda za sekvenciranje i sastavljanje genoma, ova DNK petlja se stalno pojavljivala. Tim je na kraju morao da zaključi da neka druga jedinka, verovatno arheja, živi unutar C. regius.

Sa očiglednom nesposobnošću da živi van domaćina, i genomom koji je manje od polovine veličine dosad najmanjeg poznatog arhejskog genoma, Sukunaarchaeum – još uvek nezvanično ime inspirisano Sukuna-biko-nom, božanstvom niskog rasta iz japanske mitologije – jedinstven je među arhejama. Ne poseduje najmanji mikrobni genom – ta čast pripada bakteriji koja živi u insektima koji se hrane sokovima biljaka i ima samo 160.000 baza. Ipak, ta bakterija sadrži gene koji proizvode molekule korisne za njenog domaćina.

Nasuprot tome, Nakajama kaže da Sukunaarchaeum nema „gotovo ni jedan prepoznatljiv metabolički put“. To znači da verovatno ne može sam da proizvodi osnovne molekule – poput aminokiselina koje čine proteine ili nukleotida koji čine DNK – što sugeriše da ima „parazitski ili jednostrano eksploatatorski odnos“ sa domaćinom. Dodaje da, kao i virusi, Sukunaarchaeum gotovo u potpunosti zavisi od ćelijskog mehanizma C. regius-a.

Ipak, Sukunaarchaeum se u jednoj bitnoj stvari razlikuje od virusa: može da replicira svoj sopstveni genetski materijal. Virusi obično moraju da „otmu“ ćelije domaćina da bi pravili svoje kopije. Ali gotovo svi identifikovani geni Sukunaarchaeuma povezani su sa replikacijom DNK, transkripcijom i translacijom. Ipak, Nakajama kaže da mikrobova „intenzivna fokusiranost na sopstveno razmnožavanje, čak i nauštrb gotovo svih metaboličkih funkcija, podseća na virusne strategije.“

Elizabet Voters, biolog sa Državnog univerziteta u San Dijegu, koja je 2003. bila deo tima koji je objavio prvi genom arhejskog parazita koji parazitira na drugim arhejama, nije sasvim uverena da je Sukunaarchaeum u procesu postajanja virusom. „To je pomalo preuranjen zaključak“, kaže, ali dodaje: „ako je tačno – neverovatno.“ Bez obzira na to, smatra da je mikrob „fascinantan“ i veruje da će Sukunaarchaeum omogućiti osnovna, uzbudljiva istraživanja o tome kako se razvijaju genomi.

Adamala dodaje da, ako Sukunaarchaeum zaista predstavlja mikrob koji je na putu da postane virus, to bi moglo da naučnicima pruži uvid u to kako su virusi uopšte nastali. „Većina najvećih evolutivnih prelaza nije ostavila fosilne tragove, što otežava razumevanje tačnih koraka,“ kaže ona. „Možemo da manipulišemo postojećom biohemijom kako bismo pokušali da rekonstruišemo drevne oblike – ili nam priroda ponekad da poklon, u vidu preživelog evolutivnog prelaza.“

Već sada je jasno: Sukunaarchaeum nije usamljen. Kada su Nakajama i njegovi saradnici analizirali javno dostupne DNK sekvence iz morske vode širom sveta, pronašli su mnoge sekvence slične onima Sukunaarchaeuma. „Tada smo shvatili da nismo otkrili samo jedno čudno biće, već smo identifikovali prvi potpuni genom velike, dosad nepoznate linije arheja,“ kaže Nakajama.

Tim sada pokušava da napravi fotografiju Sukunaarchaeuma – što nije lako, s obzirom na to da je verovatno manji od 1 mikrona. Arhejski parazit koji je proučavala Voters, a koji ima više nego dvostruko veći genom od Sukunaarchaeuma, ima samo 400 nanometara u prečniku. Istraživači takođe pokušavaju da utvrde kako se ova grupa odnosi prema drugim arhejama – da li ima bliskih slobodnoživećih rođaka, na primer – i da otkriju šta tačno rade proteini ovog mikroba, uključujući nekoliko velikih, membranskih proteina koji mogu biti ključni za interakciju sa domaćinom.

Za Adamalu, ovo otkriće je podsetnik na to koliko još toga ostaje da se otkrije. „Ovo istraživanje pokazuje koliko je biologija još uvek luda, prelepa i nedovoljno shvaćena,“ kaže ona.

(Telegraf Nauka/Science)