奇妙な微生物パートナーシップは、複雑な生活がどのように進化したかを示しています

西オーストラリアの遠隔湾の微生物は、小さなチューブで互いにつながり、複雑な生活の進化の初期のステップを反映する可能性のある関係を形成しているようです。

Shark Bay、または先住民のマルガナ語のGathaaguduでは、微生物は微生物マットと呼ばれるぬるぬるした多層コミュニティを形成します。これは、潮と温度の揺れに襲われた厳しい環境ですが、これらの細菌のコミュニティとArchaeaと呼ばれる別の種類の単細胞生物は、ここで何万年も生き残っています。彼らはしばしば互いに共生して生活し、コミュニティをストロマトライトと呼ばれる層状の堆積層に構築します。

「UVレベルが高いハイパーサリン条件でマットが形成されます。サイクロンに衝突します。ほとんどすべてがこれらのことを壊しているようですが、それでもぶらぶらしているようです」とシドニーのニューサウスウェールズ大学のブレンダンバーンズは言います。

彼らは、微生物のコミュニティが、複雑な生活が最初に進化したときに何十億年も前に一緒に暮らしていたかもしれないという現代の類似物です、と彼は言います。これは、バクテリアとアルカエアが相互に互いに依存するようになったときに起こったと理論化されているため、細菌は古細菌の中に住み、真核生物として知られるより複雑な細胞を作成しました。

バーンズと彼の同僚は、これらの微生物マット群集のいくつかを研究室に戻し、高塩の低酸素状態で生物を栽培しようとしました。

彼らはたった1種のバクテリアの培養で終わりました、 stromatodesulfovibrio nilemahensis、そして新しく名前が付けられたArchaeon、 nerearchaeum marumarumayae、Asgard Archaeaと呼ばれるグループから。これらの古細菌は、北欧神話の神々の家にちなんで名付けられ、私たちの体や他の動物や植物の体を構成する真核細胞の最も近い生きている親relativeであると考えられています。

「これらの生物は、互いに直接相互作用し、栄養素を交換しているようです」と、シドニー工科大学のチームメンバーであるIain Duggin氏は言います。チームにはその直接的な証拠はありませんが、完全なゲノム配列があり、両方の生物の代謝がどのように機能するかを推測できるようにします。

シーケンスは、細菌がアミノ酸とビタミンを作ることを示し、アルケオンは酢酸、形成、硫酸などの水素と化合物を産生することを示しました。両方の製品セットは他の種によって作られたものではなく、それらが必要とするでしょう。

研究者はまた、2つの種が直接相互作用しているというヒントを見ました。 「私たちが観察したのは、私たちがナノチューブと呼んでいるものです」とダギンは言います。 「細菌によって作られているように見える小さなチューブが、Asgard細胞の外側に直接接続しています。」

協力の一部であった可能性があるため、Archaeon細胞は、細胞外繊維で付着した分子を輸送するために細胞が使用するSAC様構造の小胞の鎖を生成しました。 Dugginは、Archaeonの小さな小胞は、細菌によって生成されたナノチューブと相互作用しているようだと言います。

「ナノチューブは薄すぎて導管には薄すぎるかもしれませんが、リソースをよりよく共有できるようにする一種の多細胞結合で細胞を結合するのに役立ちます」とダギンは言います。

また、研究者は、これまで見たことのないタンパク質をコードするゲノム配列と、長老種にとって非常に大きい約5500アミノ酸の長さ約5500アミノ酸の1つのタンパク質が、ヒト筋肉のタンパク質と類似したタンパク質を発見しました。 「私はそれが人間の筋肉タンパク質であると仮定しているわけではありませんが、それらのタンパク質の進化が非常にずっと前に始まった可能性があることを示唆しています」と、ニューサウスウェールズ大学のチームメンバーであるケイト・ミシェは言います。

「私が最も興味深いと思うのは、細菌と古細菌の間のナノチューブによるこれらの直接的なつながりです」と、フランスのパリサクレイ大学のPuriLópez-Garcíaは言います。 「これは以前の文化では観察されていません。」

しかし、英国ケンブリッジのMRC分子生物学研究所のBuzz Baum氏によると、バクテリアとアルカエアが実際に何をしているのかを知ることは困難です。 「バクテリアと古細菌は互いに戦争と平和にあります」と彼は言います。 「彼らはお互いに触れ、共有し、戦い、誰が何が起こっているのかを知っています。」

ダギンは、この場合、それは戦争よりも平和である可能性が高いと考えています。 「これらの生物は、4年以上後に私たちの文化で一緒になってきたので、お互いの会社を気にせず、おそらくかなりうまくやっていると思います」と彼は言います。

バーンズと彼の同僚は、彼らが見たものは、モンタナ州立大学のローランド・ハッツェンピヒラーが言う可能性があると言っている微生物マット上の真核細胞の進化の初期のステップを反映しているかもしれないと提案しています。

「この研究の結果は、新しく発見されたAsgard Archaeaが硫酸塩を還元する細菌と直接相互作用していることを示しています。 [dependent] – 相互作用」と彼は言います。

しかし、これは20億年以上前に起こったことではないかもしれない、とロペス・ガルシアは言う。 「これらは現代の古細菌と現代の細菌ですが、彼らが住んでいる微生物泥は過去の生態系の類似物と見なすことができます。」

Hatzenpichler氏によると、最新の微生物が原始核細胞を形成するために提携した細胞にどの程度似ているかを知らないかもしれません。 「しかし、私たちは今では真実に近づくためにこれまで以上に良い立場にいます。」

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