Gyvenimo apibrėžimo permąstymas: mokslas ties gyvybės slenksčiu

Gyvybės apibrėžimo permąstymas: mokslas prie slenksčio

Šimtmečius mokslininkai diskutavo, kas iš tikrųjų laikoma „gyvybe“. Tradiciniai gyvybės apibrėžimai nesunkiai apima tiek sudėtingus daugialąsčius organizmus, tiek paprastas save replikuojančias bakterijas. Tačiau tokie dariniai kaip virusai, kurie savarankiškai nesidaugina ir neturi nepriklausomų medžiagų apykaitos procesų, išlieka šių apibrėžimų paraštėse. Virusų unikalus elgesys—būdami itin aktyvūs tik šeimininke, o vieni patys neaktyvūs,—skatina nuolatines diskusijas genetikos, mikrobiologijos ir evoliucinės biologijos srityse.

Sukunaarchaeum mirabile atradimas: Esybė tarp dviejų pasaulių

Peržengdami įprastas gyvybės ribas, Kanados ir Japonijos mokslininkai aprašė naują mikroorganizmą, apie kurį paskelbta bioRxiv preprintų serveryje. Naujasis mikrobas, laikinai pavadintas Sukunaarchaeum mirabile, pasižymi tiek ląsteliniams organizmams, tiek virusams būdingomis savybėmis, atverdamas naujus horizontus tarp gyvos ir negyvos materijos.

Pavadintas pagal japonų mitologijos nykštukinį dievą, Sukunaarchaeum mirabile buvo rastas atliekant jūrų planktono Citharistes regius genominį sekoskaitinimą. Analizuodami genetinę medžiagą, Dalhousie universiteto (Halifaksas, Naujoji Škotija) dr. Ryo Harada vadovaujama komanda aptiko neįprastą DNR segmentą, neturintį atitikmens žinomose rūšyse. Tolimesni tyrimai atskleidė sąsajas su senovinėmis archejaus genties mikroorganizmais, kurie, manoma, yra bendri eukariotų, įskaitant ir žmogų, protėviai.

Genominė struktūra: minimalus gyvybės planas

Išskirtinis Sukunaarchaeum bruožas – itin sumažintas genomas, turintis vos 238 000 bazių porų. Palyginimui, virusai dažnai turi kur kas didesnius genomus, o tarp archejų mažiausias žinomas pilnas genomas viršija 490 000 bazių porų—dvigubai daugiau nei Sukunaarchaeum.

Skirtingai nei dauguma virusų, šis organizmas turi genus, reikalingus saviems ribosomoms ir pasiuntinukinei RNR gaminti, kas rodo ribotą autonomiją. Tačiau, kaip ir virusai, jis beveik visiškai neturi atpažįstamų medžiagų apykaitos kelių – visų svarbiausių biologinių funkcijų, išskyrus DNR replikaciją, transkripciją ir translaciją, Sukunaarchaeum vykdyti negali, todėl visiškai priklauso nuo šeimininko. Mokslininkų teigimu, „šis genomas – iš esmės nuasmenintas ir koduoja tik pagrindinius DNR replikacijos, transkripcijos ir transliacijos mechanizmus“.

Naujas žvilgsnis į ląstelinę priklausomybę

Toks derinys tarp savarankiškumo ir ypatingos priklausomybės neturi precedento. Likę tik gyvybiškai svarbūs genai savarankiškam dauginimuisi, o visos kitos pagrindinės funkcijos deleguotos šeimininkui, Sukunaarchaeum meta iššūkį riboms tarp pačių minimalistinių ląstelių ir virusų. Kaip pažymi autoriai, toks metabolinės priklausomybės lygis „peržengia įprastas ląstelinės gyvybės ribas“ ir rodo didžiulę, dar neatrastą mikrobų simbiotų įvairovę.

Reikšmė evoliucinei biologijai ir mikroorganizmų tyrimams

Sukunaarchaeum mirabile atradimas atveria naujas galimybes mikrobinės ekologijos, evoliucinės genetikos ir gyvybės kilmės tyrinėjimuose. Tai – gyvas pavyzdys organizmo, esančio virusinių ir ląstelinių strategijų sandūroje, rodančio, kad gamtoje gali būti gerokai daugiau tokių perėjinių formų. Toks atradimas verčia abejoti dabartiniu binariniu gyvybės supratimu ir pabrėžia biologinės evoliucijos sudėtingumą.

Tyrėjų komanda pažymi: „Tolesnė simbiotinių sistemų analizė gali atskleisti dar nuostabesnių gyvybės formų, kurios iš esmės keistų mūsų supratimą apie ląstelių evoliuciją“.

Išvados

Sukunaarchaeum mirabile identifikavimas yra reikšmingas žingsnis bandant tiksliau apibrėžti gyvybės ribas. Neryški riba tarp ląstelių ir virusų, kuria pasižymi šis mikroorganizmas, ne tik meta iššūkį esminiams mūsų įsitikinimams, bet ir skatina platesnį mikroorganizmų įvairovės suvokimą. Ateities tyrimai, nagrinėjantys panašius simbiotinius mikroorganizmus, gali iš esmės pakeisti mūsų supratimą apie gyvybės medį ir evoliucijos procesus.