يأتي ثور من أسكارد، وأنت أيضًا

يأتي إله الرعد ثور من أسكارد، موطن الآلهة الإسكندنافية، ولكن في علم الأحياء تُستخدم هذه الكلمة للإشارة إلى العتائق، وهي الأسلاف المشتركة للحيوانات والنباتات والفطريات.

كيف ظهرت الخلايا المعقدة حقيقيات النوى التي تشكل الحيوانات والنباتات والفطريات؟ وهذه إحدى الخطوات الحاسمة في تطور الحياة على الأرض، ولا يزال الأمر غير واضح. تشرح نظرية التعايش الداخلي، المقبولة اليوم، أصل الميتوكوندريا، العضيات المنتجة للطاقة في الحيوانات، والبلاستيدات الخضراء، المسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي في النباتات، عن طريق الاندماج مع البكتيريا.

ومع ذلك، لا يزال يتعين علينا تجميع بقية اللغز: من أي سلالة أثرية نرث السقالات الخلوية المشتركة؟ في السنوات الأخيرة، أدى اكتشاف فصيلة أسكارد الأثرية إلى تغيير وجهة النظر. اقترحت العديد من الدراسات أن آخر سلف مشترك حقيقي النواة، المعروف باسم LECA، نشأ داخل أسكارد. تدعم مجموعة جديدة من البيانات هذه الفكرة وتصنف الأسغارد على أنهم أقرب أبناء عمومتنا، مما يشير إلى أصل واحد لجميع أشكال الحياة المعقدة.

العمل الجديد، الذي يحلل مئات الجينومات من العتائق وحقيقيات النوى، قام ببناء أشجار تطورية ذات علامات بروتينية. قارن المؤلفون تسلسلات الحمض النووي، وكذلك كيفية تنظيم وتوسيع الأنظمة الخلوية التي نعتبرها اليوم حقيقية النواة، مثل آلية تكرار الحمض النووي، وهي التجميع الذي ينسخ الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين قبل انقسام الخلية. والنتيجة هي أن كل تلك الآلات الخلوية تؤدي إلى فرع محدد من فصيلة أسكارد الفائقة.

كل الطرق تؤدي إلى أسكارد

يتضمن هذا الفرع رتبًا مثل Heimdallarchaeia ومجموعة مقترحة مؤخرًا، Hodarchaeales. اقترح العمل السابق أن “حقيقيات النوى تم تصنيفها، بدرجة عالية من الثقة، باعتبارها فرعًا حيويًا متداخلًا بشكل جيد داخل عتائق أسكارد وكنسب شقيق لـ Hodarchaeales.” بمعنى آخر، لا تتدلى حقيقيات النوى من فرع منفصل، ولكنها تولد داخل شجرة الأسغارد نفسها، مثل القسم الشقيق لها. يتناسب هذا مع دليل غريب آخر، وهو وجود جينات في أسكارد كنا نعتقد سابقًا أنها مقتصرة على حقيقيات النوى، مثل مكونات الحركة الحويصلية التي تسمح للبضائع بالتحرك داخل الخلية.

للوصول إلى هذه الاستنتاجات، طبق الفريق علم تطور السلالات، وهو مزيج من الإحصاء والتطور والكيمياء الحيوية الذي يقارن البروتينات الأساسية بين المجموعات البعيدة. كما استخدم أيضًا إعادة بناء الأجداد، وهي تقنية تقدر المحتوى الجيني للكائنات المنقرضة. وبمساعدته تمكنوا من استنتاج سمات السلف المشترك لكائنات الأسغارد وحقيقيات النوى. ربما كان هذا “الجد الأكبر” قد فقد بالفعل بعض المسارات الأيضية النموذجية للعتائق التي تعيش على الكربون غير العضوي، وبدلاً من ذلك، اعتمد على المركبات العضوية، ربما من خلال التخمر. بالتوازي، ظهرت ابتكارات في نسخ الحمض النووي والتحكم فيه، مما سمح لاحقًا بتكوين جينومات أكبر وأنظمة أكثر دقة، وهي سمات أساسية لتعقيد حقيقيات النواة.

المكورات الحرارية gammatolerans، وهي arquea. ويكيميديا ​​​​كومنز

تتميز الخلايا حقيقية النواة بوجود حجرات داخلية وهيكل خلوي قوي وإدارة رائعة لجيناتها. أسكارد ليست حقيقيات النوى، ولكنها تتراكم “التكيفات المسبقة” الجزيئية، مثل البروتينات ذات المجالات المماثلة لتلك التي نستخدمها لتجميع الهيكل الخلوي أو لتنظيم حركة الغشاء. إنه مثل العثور، في صندوق أدوات الأسلاف، على أجزاء يمكن دمجها لاحقًا في آلات أكبر. وهذا يدل على أن هناك عملية تدريجية نحو الخلايا الحديثة.

هل هذا يعني أن حقيقيات النوى ظهرت مرة واحدة فقط؟ تشير الأدلة الحالية إلى نعم. جميع فروع حقيقيات النوى الحديثة، من الطحالب إلى الحيوانات، تشترك في حزمة مشتركة من الجينات والهياكل. لم يلاحظ أحد “تحول” العتائق إلى حقيقيات النوى اليوم. كل شيء يشير إلى حدث نادر، ربما يرتبط بالتعايش المستقر مع البكتيريا التي من شأنها أن تؤدي في نهاية المطاف إلى تكوين الميتوكوندريا. ومن هنا، كان التنويع متفجراً.

ومن المستحسن، مع ذلك، الحفاظ على الروح النقدية. تناقش التحليلات البديلة الموقع الدقيق داخل أسكارد، وتذكر أن جينومات هذه الميكروبات قد تكون “خيمرية”، وهي خليط من تسلسلات ذات تواريخ مختلفة. وأساليب إعادة الإعمار مهمة أيضا. لكن الاتجاه العام ثابت: كلما زاد عدد العينات التي قمنا بتنقيتها من البيانات، كلما تعززت القرابة الحميمة بين الأسجارد وحقيقيات النوى.

نحن جميعًا، إلى حدٍ ما، أسجارديون. ليس لأننا ننحدر من آلهة إسكندنافية، بل لأن مفاتيح تعقيدنا كانت موجودة بالفعل في تلك الميكروبات التي ازدهرت عندما كانت الأرض شابة وحارة. ولم تنجح البيولوجيا الحديثة إلا في اكتشاف ذلك التاريخ المشترك، بالصبر والجينومات.

مرجع

الاستدلال وإعادة بناء أصل الهيمدالارتشي في أصل حقيقيات النوى