Lokiho hrad je podivuhodný systém černých kuřáků, tedy vulkanických hydrotermálních průduchů v oblasti středooceánského hřbetu mezi Grónskem a Norskem. Jsou to nejsevernější černé kuřáky, jaké jsme zatím našli. A právě tady, v hloubce 2 352 metrů, se před našimi zraky skrývaly mikroorganismy, které jsou podle prvních fylogenetických analýz zatím nejbližšími příbuznými ohromné skupiny eukaryot, tedy nás a všech dalších organismů, které vlastní velké buňky s buněčnými jádry a výkonné továrny na energii – mitochondrie.
Štastným výhercem v loterii vědecké slávy se stal Thijs Ettema ze švédské Univerzity v Uppsale, který se svým týmem tahal sekvence DNA ze sedimentu mořského dna poblíž Lokiho hradu. Lovení DNA sekvencí na různých, často dost bizarních místech, čili metagenomika, je dneska úplně normální zábavou mikrobiologů. V tomhle případě ale v sítích uvízla hodně tučná zlatá ryba. Ettema a spol. objevili novou skupinu archaeí a ještě měli naprosto geniální nápad pojmenovat je Lokiarchaeota. Vlastně se to nabízelo, protože to jsou archaea a našli je u Lokiho hradu, ale to je jedno. Jestliže kriticky významná skupinka organismů dostane chytlavé a snadno zapamatovatelné jméno, tak se okamžitě stává legendou. Těmhle je možné říkat loki (i v množném čísle – ta loki), což je fantazie.
Loki jsou archaea. Každý, kdo nezaspal padesát let v biologii a nedělí ještě organismy na prokaryota a eukaryota ví, že veškeré buněčné organismy na Zemi náležejí k jedné ze tří základních domén života – k archaeím, bakteriím nebo k eukaryotům. Vzájemné vztahy mezi těmito třemi doménami ale nebyly úplně jasné, i když se víceméně vždycky říkalo, že eukaryota mají blíž k archaeím. Problém je v tom, že všechny tři domény života jsou v dnešní době poměrně vyhraněné, navzájem vzdálené, a je obtížné najít smysluplné znaky, které by odhalovaly jejich příbuzenské vztahy.
Loki teď všechno mění. Pokud nejde o omyl, což v podobných případech nejde zcela vyloučit. Zákeřné bývají například horizontální přenosy genů, a podobné lumpárny. Nicméně, Ettema a spol. prohnali sekvence loki fylogenetickými analýzami a vyšlo jim, že loki jsou blízcí, dokonce nejbližší příbuzní domény eukaryot. Zároveň to jsou archaeota, takže fungují jako lepidlo, které pojí dohromady archaea a eukaryota. Existence loki je silnou podporou pro takzvanou eocytovou hypotézu vzniku eukaryot, podle které eukaryota vlastně patří dovnitř archaeí, k veliké vývojové větvi přezdívané TACK.
Vzhledem k historii objevu není zvláštní, že zatím nevíme, jak vlastně loki vypadají. Máme ale k dispozici DNA, vlastně téměř celý jejich genom, i když kompozitní, poskládaný z dílčích sekvencí. A v tom genomu se našlo více než 100 genů, které zřejmě mají co do činění s pokročilými buněčnými funkcemi, jako jsou například různé triky s buněčnou membránou, včetně tvorby váčků, čili vezikulů. Něco takového jsme zatím viděli jenom u eukaryot.
Objev z Lokiho hradu rozpoutal bouři. Odborníci se předhánějí v komentářích a také v superlativech, i když je samozřejmě na místě jistá zdrženlivost. Samotný Ettema k tomu podotýká, že jejich tým první poslala genomová data loki do kolen. Eugene Koonin z Národního centra pro biotechnologické informace v Bethesdě, Maryland, vítá objev loki jako zásadní, přelomovou událost, která poodhaluje doposud dost záhadný vznik eukaryot. Podle Antonyho Pooleho z novozélandské Univerzity v Canterbury vyvolali Ettema a spol. úžasný rozruch. Loki podle něj stírají rozdíly mezi archaei a eukaryoty. Je prý absolutně fascinující najít stoprocentní archaea vybavená geny souvisejícími s biologií eukaryot.
Najdou se samozřejmě i skeptičtější komentáře. Nick Lane z University College London připouští, že jsme se s loki dostali blíž k předku eukaryot mezi archaei. Loki prý ale mají ke komplexitě eukaryotní buňky poháněné mitochondriemi ještě strašně daleko. Lane očividně považuje za nejdůležitější událost v historii eukaryot získání mitochondrií ke spolupráci. Podle Laneho mohly eukaryotní buňky narůst ve své velikosti i ve velikosti genomu právě díky mitochondriím. Ettema v podstatě souhlasí, ale zároveň dodává, že loki mohla mít určitou podobu vnitrobuněčného transportu založeného na vezikulech, už před vznikem eukaryotní buňky.
Jak už bylo řečeno, vůbec nevíme, jak loki vypadají, bohužel. Asi nějaké malé kuličky, ale kdo ví, archaea mívají roztodivné tvary. Stejně tak nevíme, jak loki fungují a jak používají dotyčné geny, které bychom doteď čekali jen u eukaryot. Mohli bychom se ale vsadit, že se rozpoutá hon na loki a že se vědecké týmy budou prát, aby ulovili nejen sekvence, ale i buňky loki. Nebude to ovšem žádná legrace. Archaea proslula svojí neochotou růst na Petriho miskách a jsou tudíž velmi nepřístupná výzkumu. Tak směle do toho.
Video: Loki's Castle - Black-smoker. Kredit: Alton Parrish
Literatura
NewScientist 6. 5. 2015, Nature online 6. 5. 2015, Wikipedia (Loki's Castle, Lokiarchaeota).
Nature
Diskuze:
