Mono Gölü’nde keşfedilen gizemli yeni organizma yaşamın tarihini yeniden yazabilir

Berkeley bilim adamları yeni bir alg türü keşfettiler Sınıflandırmak Mono Gölü’nde çok hücreli koloniler oluşturan ve bir mikrobiyota ev sahipliği yapan bu alan, çok hücreli organizmaların evrimi hakkında yeni bakış açıları sağlıyor.

Doğu Sierra Nevada’daki Mono Gölü’nün arsenik ve siyanür yüklü tuzlu suyu son derece düşmanca bir ortam yaratıyor. Bol miktarda tuzlu su karidesi ve kara alkali sinek bulutları dışında, burada çok az organizma yaşıyor.

Şimdi, araştırmacılar Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley Bilim insanları, bir gölün sığ ve tuzlu sularında gizlenen yeni bir yaratık keşfetti; bu, bilim adamlarına hayvanların kökeni hakkında 650 milyon yıldan daha uzun bir süre önce bilgi verebilir.

Alglerin keşfi

Bir organizma, tek hücreli bir organizmadır; hayvan embriyolarının oluşumuna benzer şekilde bölünüp çok hücreli kolonilere dönüşme yeteneğine sahip mikroskobik bir organizmadır. Ancak bir hayvan türü olmayıp, tüm hayvanların kardeş grubunun bir üyesidir. Hayvanların yaşayan en yakın akrabası olan organizma, tek hücreli hayattan çok hücreli hayata geçişte çok önemli bir modeldir.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu alglerin kendi mikrobiyomları var ve bu da onları bakterileri yutmak yerine onlarla istikrarlı bir fiziksel ilişki kurduğu bilinen ilk alg yapıyor. Dolayısıyla mikrobiyota sahip olduğu bilinen en basit organizmalardan biridir.

Algler: evrimdeki boşluğu dolduruyor

UC Berkeley’de moleküler ve hücre biyolojisi profesörü ve algleri bir model olarak inceleyen Howard Hughes Tıp Enstitüsü (HHMI) araştırmacısı Nicole King, “Algler hakkında çok az şey biliniyor ve bilinmeyen ilginç biyolojik olaylar var” dedi. Antik okyanuslarda erken yaşam “Onları ancak ekolojilerini anlarsak anlayabiliriz.”

Genellikle yalnızca mikroskopla görülebilen su yosunları, su biyologları tarafından sıklıkla gözden kaçırılıyor ve bunun yerine mikroskobik hayvanlara, fotosentetik alglere veya bakterilere odaklanılıyor. Ancak biyolojileri ve yaşam tarzları, hayvanlar evrimleşmeden önce okyanuslarda var olan ve sonunda hayvanların ortaya çıkmasına neden olan canlılar hakkında fikir verebilir. Özellikle bu tür, insan mikrobiyomunun ortaya çıkmasına neden olan hayvanlar ve bakteriler arasındaki etkileşimlerin kökenine ışık tutabilir.

King, “Hayvanlar bakterilerle dolu okyanuslarda evrimleşti” diyor. “Hayat ağacını düşünürseniz, şu anda yaşayan tüm organizmalar evrimsel zaman boyunca birbirine bağlıdır. Yani bugün yaşayan organizmaları incelersek geçmişte olanları yeniden inşa edebiliriz.”

King ve Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’ndeki meslektaşları, adını verdikleri organizmayı tanımladılar. Baroika Monocera, Gölden Sonra – dergide yayınlanan bir araştırma makalesinde Mbiyo.

Mono Gölü’nde Barroeca monosierra adı verilen yeni bir organizma türü keşfedildi. Bu organizmaların kolonileri, her biri suda ilerlemelerini sağlayan flagellaya (yeşil) sahip birçok özdeş hücreden (camgöbeği) oluşur. Bu Canophagellite kolonisi, bu organizmalarda daha önce hiç görülmemiş bir şey olan kendi mikrobiyomuna (kırmızı) ev sahipliği yapıyor. Bakterilerin etkileşime girdiği hücre dışı matris beyaz renkle gösterilmiştir. Telif Hakkı: Davis Laundon ve Pawel Burkhardt, SARS Merkezi, Norveç; Kent McDonald ve Nicole King, UC Berkeley

Muhteşem bir keşiften bilgiler

Yaklaşık on yıl önce, o zamanlar UC Berkeley yüksek lisans öğrencisi olan Daniel Richer, doğu Sierra Nevada’da yaptığı bir yürüyüş gezisinden yol boyunca topladığı bir şişe Mono Gölü suyuyla döndü. Mikroskop altında suyun alglerle dolu olduğu görüldü. Gölün elverişsiz sularında, tuzlu su karidesi, alksinekleri ve çeşitli nematod türleri dışında çok az başka yaşam formunun var olduğu rapor edilmiştir.

King, “Burası büyük, güzel yosun kolonileriyle doluydu, yani şimdiye kadar gördüğümüz en büyük koloniydi” dedi.

Yaklaşık 100 özdeş flagella hücresinden oluşan koloniler, her bir hücre kendi flagellasını tekmeledikçe dönen ve dönen içi boş bir top oluşturdu.

King, “Bu kolonilerle ilgili ilginç şeylerden biri, bir hayvanın gelişiminde erken dönemde oluşan içi boş bir hücre topu olan blastosiste benzer bir şekle sahip olmalarıdır” dedi. Bu konuda daha fazlasını öğrenmek istedik.”

Ancak o sırada kral şu ​​işlerle meşguldü: Schwannos’un diğer türleriSizin onlara verdiğiniz adla Mono Gölü balıkları, bazı öğrenciler ayılıp sıra dışı, dairesel şekilli kromozomlarına bakmak için onları renklendirene kadar buzdolabında hareketsiz bir şekilde duruyordu. Şaşırtıcı bir şekilde o da oradaydı DNA Koloninin içi hücre olmaması gereken yerde içi boştur. Daha fazla araştırma sonrasında yüksek lisans öğrencisi Kylie Huck bunun bakteri olduğunu belirledi.

Yosun ve bakterilerin incelenmesi

King, “Bakteri büyük bir sürprizdi. Gerçekten ilginçti” dedi.

Haack ayrıca shewan balığının salgıladığı küresel koloni içinde hücre dışı matris adı verilen bağlayıcı yapıları da keşfetti. Ancak o zaman Huck ve King’in aklına bunların schwanno’ların beslediği bakteri kalıntıları değil, koloninin salgıladığı şeylerle yaşayan ve beslenen bakteriler olabileceği geldi.

“Hiç kimse bakterilerle istikrarlı bir fiziksel etkileşime sahip olan algleri tanımlamadı” dedi. “Önceki çalışmalarımızda alglerin suda yüzen küçük bakteri parçacıklarına tepki verdiğini bulduk. [that] “Shawanolar bakteri yiyordu, ancak potansiyel bir simbiyoz olabilecek herhangi bir şey yaptıkları bir durum yoktu. Veya bu durumda bir mikrobiyom.”

Gelecekteki araştırmalar ve çıkarımlar

King, suda ve mercan resiflerinde bulunan bakteri türlerini belirlemek için biyogenomik öncüsü ve UC Berkeley’de çevre bilimi, politika ve yönetim ile Dünya ve gezegen bilimleri profesörü Jill Banfield ile işbirliği yaptı. Biyogenomik, orada yaşayan organizmaların genomlarını yeniden yapılandırmak için çevresel bir örnekteki DNA dizilimini içerir.

Banfield’ın laboratuvarı Mono Gölü’nün sularında mikropları tespit ettikten sonra Haack, mercan resiflerinde de bulunan mikropları tanımlamak için DNA probları yarattı. King, bakteri gruplarının aynı olmadığını, dolayısıyla oksijenden yoksun mercan kolonisinin boşluğunda bazı bakterilerin diğerlerinden daha iyi hayatta kaldığını söyledi. Huck, bu bakterilerin tesadüfen orada olmadığına karar verdi; Aksine büyüyor ve bölünüyordu. King belki de lagünün zehirli ortamından kaçıyorlardı, diye umuyordu, ya da mercanlar yemek için bakteri yetiştiriyorlardı.

Bunların çoğunun spekülasyon olduğunu kabul ediyor. Gelecekteki deneyler, bakterilerin alglerle nasıl etkileşime girdiğini ortaya çıkarmalıdır. Laboratuvarındaki önceki çalışmalar, bakterilerin alglerde çiftleşmeyi teşvik etmek için afrodizyak görevi gördüğünü ve bakterilerin tek hücreli alglerin koloniler halinde birleşmesini teşvik edebildiğini zaten göstermişti.

Ona göre, Mono Gölü’ndeki dinoflagellatlar, evrimi incelemek için başka bir model sistem haline gelecek; tıpkı şu anda ana odak noktası olan Karayip adası Curaçao’nun tuzlu su havuzlarında yaşayan dinoflagellatlar ve Kuzey Kutbu’ndaki akvaryumlardaki dinoflagellatlar gibi. güneydeki. Ancak Mono Gölü’nden daha fazla örnek almak zor olabilir. Yakın zamanda yapılan bir ziyarette 100 numuneden yalnızca altısında bu aktif mikroorganizmaların bulunduğu görüldü.

King, “Mono Gölü’ndeki mikrobiyal yaşam açısından yapılacak daha çok şey olduğunu düşünüyorum, çünkü bu gerçekten ekosistemle ilgili diğer her şeyi destekliyor” dedi. “Heyecanlıyım için. Monocera “Bu, ökaryotlar ile bakteriler arasındaki etkileşimleri incelemek için yeni bir model. Umarım bize evrim hakkında bir şeyler anlatır. Ama öyle olmasa bile, bunun büyüleyici bir fenomen olduğunu düşünüyorum.”

Referans: “Mono Gölü’ndeki büyük bir alg kolonisi canlı bakteri içerir”, K.H. Hake, P.T. McDonald ve D. Laundon ve J. Reyes-Rivera ve A. Garcia De Las Bayonas ve C. Feng ve P. Burkhardt, D.J. Richter, J.F. Banfield ve N. Kral, 14 Ağustos 2024. Mbiyo.
DOI: 10.1128/mbio.01623-24

Bu çalışma Hughes Tıp Enstitüsü ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmektedir.