Cei mai vechi strămoși microbieni ai noștri au fost cu mult înaintea timpului lor

Merg pe Golgi –

Structuri interne specializate au fost prezente acum peste 1,5 miliarde de ani.

Înainte de Neanderthal și Denisoveni, înainte de primate vag umanoide, proto-mamifere sau pești care s-au târât din ocean pentru a deveni primele animale terestre, strămoșii noștri cei mai timpurii au fost microbi.

Dintre organisme mai complexe ca noi descind eucariotecare au o membrană nucleară în jurul ADN-ului lor (spre deosebire de procariote, care nu). Se credea că eucariotele au evoluat cu câteva miliarde de ani în urmă, în perioada Paleoproterozoicului târziu, și a început să se diversifice cu aproximativ 800 de milioane de ani în urmă. Diversificarea lor nu a fost bine înțeleasă. Acum, o echipă de cercetători condusă de paleontologul UC Santa Barbara, Leigh Ann Riedman, a descoperit microfosile de eucariote vechi de 1,64 miliarde de ani, dar care se diversificaseră deja și aveau caracteristici surprinzător de sofisticate.

„Nivelurile ridicate ale bogăției speciilor eucariote și disparitatea morfologică sugerează că, deși paleoproterozoicul târziu [fossils] păstrând cel mai vechi record al nostru de eucariote, clada eucariotă are o istorie mult mai profundă”, au spus Riedman și echipa ei într-un studiu publicat recent în Papers in Paleontology.

Trucuri foarte vechi

În timpul Paleoproterozoicului târziu, eucariotele au evoluat cel mai probabil în urma mai multor schimbări majore pe Pământ, inclusiv o creștere drastică a oxigenului atmosferic și schimbări în chimia oceanelor. Acest lucru ar fi putut fi oriunde de la 3 miliarde până la 2,3 miliarde de ani în urmă. Echipa lui Riedman a explorat straturile de rocă sedimentară din regiunea Limbunya din bazinul Birrindudu din Australia. Fosilele pe care le-au dezgropat au inclus un total de 26 de taxoni, precum și 10 specii care nu fuseseră descrise înainte. Unul dintre ei este Limbunyasphaera operculata, o specie din noul gen Limbunyasphera.

Ceea ce face ca L. operculata atât de distinctă este că are o trăsătură care pare să fie dovada unui mecanism de supraviețuire folosit de eucariotele moderne. Există câțiva microbi existenți care formează a chist protector astfel încât să poată trece prin condiții grele. Când lucrurile sunt mai tolerabile, ele produc o enzimă care dizolvă o parte a peretelui chistului într-o deschidere, sau pilom, care le face posibil să se strecoare. Această deschidere are și un capac, sau opercul. Acestea au fost observate ambele în L. operculata.

În timp ce diviziunile în organismele unicelulare fosilizate pot fi rezultatul proceselor tafonomice care sparg peretele celular, structuri complexe, cum ar fi pilomul și opercul, nu se găsesc în organismele procariote și, prin urmare, sugerează că o specie trebuie să fie eucariotă.

Nu știam că pot face asta

Unele dintre speciile cunoscute anterior de eucariote dispărute i-au surprins și pe oamenii de știință cu caracteristici neașteptat de avansate. Satka favosa avea o veziculă în celulă care era închisă de o membrană cu structuri asemănătoare plăcilor. O altă specie, Birrindudutuba brigandinia, avea, de asemenea, plăci identificate în jurul veziculelor sale, deși niciuna dintre plăcile sale nu avea o formă la fel de diversă ca cele văzute în diferite S. favosa indivizii. Acele plăci au venit într-o mare varietate de forme și dimensiuni, ceea ce ar putea însemna ceea ce a fost numit S. favosa este mai mult de o specie.

Vezicula placată a S. favosa este ceea ce l-a determinat pe Riedman să stabilească că specia trebuie să fi fost eucariotă, deoarece plăcile sunt posibili indicatori care Corpurile Golgi existat în aceste organisme. După ce reticulul endoplasmatic al unei celule sintetizează proteine ​​și lipide, corpurile Golgi procesează și împachetează acele substanțe în funcție de unde trebuie să meargă. Riedman și echipa ei cred că Golgi sau corpurile asemănătoare lui Golgi au transportat materiale în interiorul celulei pentru a forma plăci în jurul veziculelor, cum ar fi cele văzute în S. favosa. Corpurile ipotetice Golgi în sine nu se crede că ar fi avut aceste plăci.

Acest tip de sortare complexă a conținutului celular este o caracteristică a tuturor eucariotelor moderne. „Inclusiv taxele Satka favosa… sunt considerate [eukaryotes] pentru că au o construcție complexă de vezicule platy”, au spus cercetătorii în studiu. Aceste noi fosile sugerează că a apărut destul de devreme în istoria lor.

Eucariotele au fost evident mult mai complexe și mai diverse decât am crezut, timp de sute de milioane de ani mai mult decât am crezut. S-ar putea să fie și mostre mai vechi acolo. În timp ce dovezile fosile ale eucariotelor din apropierea originii lor ne scapă, mostre de peste un miliard de ani, cum ar fi cele găsite de Riedman și echipa ei, ne vorbesc mai mult ca niciodată despre evoluția lor și, prin urmare, a noastră.

Lucrări în Paleontologie, 2023. DOI: 10.1002/spp2.1538