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私たちはついに複雑な生命がどのようにして誕生したのかを知りました

数十億年前、今日とは大きく異なる敵対的な変化する世界で、2 つのまったく異なる微生物が運命を永遠に結びつけました。一方が他方を飲み込んだか、あるいはおそらく他方が最初のものに侵入し、その異常な融合から最初のものが現れました。 ... 複雑な細胞、 すべての動物の共通の祖先今日地球上に生息する植物や菌類。私たちはこの出来事を「内部共生」と呼び、これが私たちの存在の基礎です。実際、それが起こって初めて、 最初の動物。 しかし、問題があります。ほぼ1世紀にわたって科学者を悩ませてきたこのルーズエンド。そして理論によれば、この融合は古細菌（宿主）と細菌（最終的に細胞のエネルギーセンターであるミトコンドリアとなる入居者）との間で起こったとされています。問題は、細菌が生きるために酸素を必要とするのに対し、古細菌は嫌気性生物、つまり酸素が猛毒にほかならない深海生物であると考えられていたことだ。では、どうすれば彼らは殺し合わずに共存できるのでしょうか？そして、もし彼らが反対の化学世界に住んでいたとしたら、どうやってお互いを見つけたのでしょうか?それは解決できないパラドックスでした。今まで。 暗闇から現れた祖先 実際、テキサス大学オースティン校の科学者チームは、最近、『自然謎を解く研究。そして、私たちの微生物の「曾祖父」は深海の酸素から身を守る仙人ではなかったことが判明した。それどころか、今では呼吸できるようになりました。 これらの結論に達するために、研究者らは、わずか10年以上前に発見され、私たちに最も近い原核生物の親戚と考えられている微生物のグループであるアスガルド古細菌に焦点を当てました。そして、このグループの中で、特定の綱であるヘイムダルキア科（アスガルドへの橋を守った北欧の神ヘイムダルにちなんで名付けられた）が酸素を許容するだけでなく、酸素を積極的に利用することを発見した。 古典的な理論には説明不可能な穴がありました。酸素を必要とする微生物と、そのガスが猛毒である微生物がどのようにして出会い、融合するのでしょうか? 「今日生きているアスガルドの大部分は、酸素のない環境で発見されていると説明する。しかし、真核生物に最も近縁な生物は、浅い海岸の堆積物や水柱に浮かぶなど、酸素のある場所に生息しており、酸素を利用する多くの代謝経路を持っていることがわかった。これらすべてが、おそらく私たちの真核生物の祖先もこうした能力を持っていたことを示唆している。」 15テラバイトのDNA 発見は簡単な作業ではありませんでした。それどころか、遺伝子の「マイニング」という膨大な努力が必要だった。そして、研究者キャスリン・アプラー氏（現在パリのパスツール研究所にいる）が率いるチームは、顕微鏡で観察することに限定されず、複数の海洋探検からデータを収集し、15テラバイト近くの環境DNAを処理した。これは、何千冊もの本を細断して混ぜ合わせて再構築しようとするのと同じです。 しかし彼らはそれを実行し、その混沌としたデータから 13,000 を超える新しい微生物のゲノムを組み立てることに成功し、既知のアスガルド古細菌のゲノム多様性を一気に 2 倍にしました。 私たちに最も近い原核生物である「ヘイムダルルキア」は、深海底に孤立して住んでいたわけではありません。酸素が豊富な沿岸地域に生息し、進化の飛躍を遂げる準備ができていました。 「これらのアスガルド古細菌は、カバー率の低い配列決定では気づかれないことが多いとアプラー氏は説明する。 「しかし、大規模な配列決定の取り組みと構造および配列決定手法の階層化により、このゲノムの拡大前には見えなかったパターンを見ることができるようになりました。」 そのために彼らは利用可能な最先端のテクノロジーを使用しました。実際、チームは有名な ApohaFold2 を使用しました。 Googleの人工知能 (それはすでに進行中です バージョン3さらに強力）、タンパク質の形状を予測することができ、科学者がこれらの古細菌の分子ツールを分析できるようになりました。結果？ヘイムダルキアのタンパク質は、私たち自身の細胞が酸素からエネルギーを生成するために今日使用しているものと疑わしいほど似た形状に折りたたまれます。 大酸化 この発見は、地質学者が地球の歴史について知っていることとぴったり一致します。私たちは、約 17 億年前 (24 億年前の最初の「大酸化現象」からずっと後)、大気と海洋の酸素濃度が新たな劇的な急増を経験したことを知っています。 そうですね、まさにその瞬間、当時ほとんどの生物が酸素で「中毒」されていた世界で、私たちのヘイムダルアルキアの祖先は利点を見つけました。逃げる代わりに適応しました。彼らは、その反応性ガスを利用してより多くのエネルギーを得る方法を学びました。そして、そのような状況の中で、酸素が豊富な環境で、彼らはミトコンドリアを生成する細菌に遭遇しました。それは相容れない見知らぬ二人の強制的な出会いではなく、すでに「同じ代謝言語を話す」二つの生物の結合でした。 ベイカー氏の言葉を借りれば、「私たちの祖先であるアスガルド人の一部が酸素を利用できたという事実は、これに非常によく当てはまります。環境中に酸素が出現し、アスガルド人はそれに適応しました。「彼らは酸素を使用することにエネルギー的な利点を見出し、その後真核生物に進化しました。」 #私たちはついに複雑な生命がどのようにして誕生したのかを知りました