Tüpleri bakteriler ve Archaea adı verilen bir tür mikrop arasında bağlamak, 2 milyar yıldan fazla bir süre önce karmaşık hücrelere yol açan bir simbiyotik ilişkiyi yansıtabilir.
Stromatolitler, sığ suda bakteriler tarafından oluşturulan kaya benzeri yapılardır
Batı Avustralya’daki uzak bir körfezden mikroplar, küçük tüplerle birbirine bağlanıyor ve karmaşık yaşamın evriminde erken bir adım yansıtacak bir ilişki oluşturuyor.
Köpekbalığı Körfezi’nde veya yerli Malgana dilinde Gathaugudu’da mikroplar, mikrobiyal paspaslar adı verilen sümüksü çok katmanlı topluluklar oluşturur. Gelgitler ve sıcaklık dalgalanmaları tarafından dövülmüş sert bir ortamdır, ancak bu bakteri toplulukları ve Archaea adı verilen başka bir tür tek hücreli organizma burada on binlerce yıldır hayatta kalmıştır. Genellikle birbirleriyle simbiyoz içinde yaşarlar, topluluklarını stromatolit adı verilen katmanlı tortul oluşumlara dönüştürürler.
Sydney’deki New South Galler Üniversitesi’nde Brendan Burns, “Paspaslar yüksek UV seviyelerine sahip hiper-salin koşullarında oluşuyor. Siklonlarla vuruluyorlar. Hemen hemen her şey bu şeyleri parçalıyor gibi görünüyor, ancak hala takılıyor gibi görünüyor” diyor.
Onlar, mikrop topluluklarının milyarlarca yıl önce karmaşık yaşamın ilk geliştiğinde nasıl birlikte yaşadıklarının modern analoglarıdır. Bu, bakteriler ve Archaea birbirlerine o kadar bağımlı hale geldiğinde, bakterilerin arkada yaşadığı ve ökaryotlar olarak bilinen daha karmaşık hücreler yarattığı zaman gerçekleşmişti.
Burns ve meslektaşları bu mikrobiyal mat topluluklarının bir kısmını laboratuvarlarına geri getirdiler ve organizmaları yüksek tuzlu, düşük oksijen koşullarında büyütmeye çalıştılar.
Sadece bir tür bakteri türü ile sonuçlandılar, Stromatodesulfovibrio nilemahensisve yeni adlandırılmış bir arkeon, Nerearchaeum marumarumayaeAsgard Archaea adlı bir gruptan. Bu arkea, İskandinav mitolojisinde tanrıların evinden sonra adlandırılmıştır ve bedenlerimizi ve diğer hayvan ve bitkileri oluşturan ökaryotik hücrelerin en yakın yaşayan akrabaları olduğu düşünülmektedir.
“Bu organizmalar doğrudan birbirleriyle etkileşime giriyor ve besinleri değiştiriyor gibi görünüyor” diyor. Ekibin bunun için doğrudan kanıtları yoktur, ancak her iki organizmanın metabolizmalarının nasıl çalıştığını çıkarmalarını sağlayan eksiksiz genom dizileri vardır.
Sekanslama, bakterinin amino asitler ve vitaminler yaptığını ve arkeonun asetat, format ve sülfit gibi hidrojen ve bileşikler ürettiğini gösterdi. Her iki ürün seti diğer türler tarafından yapılmaz, ancak onlar tarafından ihtiyaç duyulur.
Araştırmacılar ayrıca iki türün doğrudan etkileşime girdiğine dair ipuçları gördüler. “Gözlemlediğimiz şey nanotüp dediğimiz şey” diyor Duggin. “Bakteri tarafından yapılmış ve doğrudan Asgard hücresinin dışına bağlanan küçük tüpler.”
Nanotüplerle (pembe) bağlı bir bakterinin (yeşil) ve bir arkeon (mavi) hücre zarları
İşbirliğinin bir parçası olabilir, arkeon hücreleri, hücrelerin hücre dışı lifler tarafından tutturulmuş molekülleri taşımak için kullandığı vezikül zincirleri, kese benzeri yapılar üretti. Duggin, arkeondaki küçük veziküllerin bakteri tarafından üretilen nanotüplerle etkileşime girdiğini söylüyor.
Duggin, “Nanotubüller kanal olamayacak kadar ince olabilir, ancak hücreleri kaynakları daha iyi paylaşmalarını sağlayan bir tür çok hücreli birliğe bağlanmaya yardımcı olabilirler” diyor Duggin.
Araştırmacılar ayrıca, daha önce hiç görülmemiş proteinleri kodlayan genom dizileri ve bir arkeal tür için çok büyük olan yaklaşık 5500 amino asit uzunluğunda olan ve insan kaslarındaki proteinlere benzerlik taşıyan bir protein buldular. Yeni Güney Galler Üniversitesi Kate Michie, “Bunun bir insan kas proteini olduğu varsayımını yapmıyorum, ancak bu proteinlerin evriminin çok uzun zaman önce başlamış olabileceğini gösteriyor” diyor.
Fransa’daki Paris-Saclay Üniversitesi’nde Puri López-García, “En ilginç bulduğum şey, bakteriler ve arke arasındaki nanotüplerin bu doğrudan bağlantıları” diyor. “Bu önceki kültürlerde gözlenmedi.”
Bununla birlikte, Buzz Baum, Buzz Baum’un İngiltere’nin Cambridge’deki MRC Laboratuvarı’nda Buzz Baum diyor. “Bakteriler ve Arkea birbirleriyle savaş ve barışta” diyor. “Birbirlerine dokunuyorlar, paylaşıyorlar, kavga ediyorlar ve neler olduğunu kim bilirler.”
Duggin, bu durumda savaştan daha fazla barış olması muhtemel olduğunu düşünüyor. “Bu organizmalar dört veya daha fazla yıl sonra kültürlerimizde bir araya geldiğinden, birbirlerinin şirketini umursamadıklarını ve muhtemelen oldukça iyi devam ettiklerini düşünüyoruz” diyor.
Burns ve meslektaşları, gördüklerinin Montana State Üniversitesi’ndeki Hatzenpichler’in mümkün olabileceğini söylediği mikrobiyal paspaslar üzerindeki ökaryotik hücrelerin evriminde erken bir adım yansıtabileceğini öneriyor.
“Çalışmanın sonuçları, yeni bulunan Asgard Archaea’nın, çok daha yakın ve sonuçta zorunlu (bağımlı)-etkileşim için bir itici güç sağlayabilecek sülfat azaltıcı bakterilerle doğrudan etkileşime girdiğini göstermektedir” diyor.
López-García, 2 milyar yıldan fazla bir süre önce bu olmayabilir. “Bunlar modern arke ve modern bakterilerdir, ancak içinde yaşadıkları mikrobiyal çamurlar geçmiş ekosistemlerin analogları olarak kabul edilebilir.”
Hatzenpichler diyor. “Ama şimdi gerçeğe yaklaşmak için her zamankinden daha iyi bir konumdayız.”
