Megoldódott az élet eredetének egyik nagy kérdése?

Az élet eredete a Földön két nagy, alapvető csoportra oszlik: a prokariótákra és az eukariótákra. A prokarióták, mint a baktériumok, egyszerű felépítésűek, nincsenek belső sejtszerveik, és genetikai anyaguk szabadon úszkál a sejtben. Ezzel szemben az eukarióták – amelyek közé a növények, állatok, gombák és mi, emberek is tartozunk – sokkal összetettebbek. Rendelkeznek sejtmaggal és specializált sejtszervekkel, például a mitokondriumokkal, amelyek a sejt energiatermelő központjai – írja az Origo.

A tudósok régóta gyanítják, hogy az eukarióták egy ősi, szimbiotikus esemény során születtek meg. A legelfogadottabb elmélet szerint egy ősi archaea (egyfajta prokarióta) bekebelezett egy baktériumot, amely később a sejt részévé vált, és mitokondriummá alakult. Ez az elmélet azonban egy komoly problémába ütközött.

A ma élő, legközelebbi rokonainknak tartott mikrobák, az úgynevezett Asgard archaeák, látszólag csak egyszerű fehérjéket fogyasztanak (aminosavakat), míg a mitokondriumok ősei valószínűleg zsírokat és cukrokat dolgoztak fel. Hogyan élhetett együtt két ennyire különböző anyagcseréjű lény? Ez az „anyagcsere-összeférhetetlenség” sokáig megoldhatatlan rejtélynek tűnt.

A megoldást a Texasi Egyetem (Austin) kutatói, Brett Baker és Kathryn Appler vezetésével találták meg, amikor mélyebbre ástak az Asgard archaeák genetikai kódjában. A kutatócsoport modern számítógépes modellezést és mesterséges intelligenciát hívott segítségül. Elemzésük során kiderült, hogy ezek az ősi mikrobák sokkal sokoldalúbbak voltak, mint azt bárki hitte volna, ugyanis képesek voltak sokféle táplálékforrást hasznosítani. 

A vizsgálatok kimutatták, hogy az Asgard archaeák genomja olyan enzimeket kódol, amelyek lehetővé teszik a komplexebb szerves anyagok lebontását is. Ez a felfedezés alapjaiban rengeti meg a korábbi dogmákat. Ha ezek az ősi szervezetek képesek voltak változatos táplálékot feldolgozni, akkor az anyagcsere-szakadék köztük és a leendő mitokondriumok között valójában nem is létezett. Kathryn Appler szerint ez azt jelenti, hogy az Asgard archaeák nem voltak válogatósak, sőt, kifejezetten opportunisták voltak, ami tökéletes alapot szolgáltatott a szimbiózis kialakulásához.

A kutatók modelljei szerint az ősi Asgard archaeák valószínűleg hidrogént termeltek anyagcseréjük melléktermékeként. Ez a hidrogén pedig létfontosságú táplálékot jelentett a szimbiózisban részt vevő baktérium (a leendő mitokondrium) számára. Kialakult tehát egy kölcsönösen előnyös kapcsolat: az egyik fél védelmet és tápanyagot nyújtott, a másik pedig energiát termelt. A jövőbeli kutatások most már arra összpontosíthatnak, hogy pontosan milyen környezeti feltételek segítették elő ezt a történelmi egyesülést.