Żywa skamieniałość z Pangei. Mikroorganizm zatrzymał ewolucję na miliony lat

Odkrycie mikroorganizmu, który zatrzymał swoją ewolucję na miliony lat może mieć olbrzymie znaczenie dla biotechnologii oraz samego rozumienia ewolucji mikroorganizmów. Musimy być bardzo ostrożni, gdy robimy założenia odnośnie tempa ewolucji i interpretujemy drzewo życia. Możliwe, że niektóre organizmy mogą wejść w okres ewolucyjnego sprintu, a inne niemal zatrzymują ewolucję, mówi Eric Becraft, główny autor badań z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences i University of Northern Alabama.

Mikroorganizm ten to Candidatus Desulforudis audaxviator, odkryty w 2008 roku przez zespół Tullia Onstotta, który również brał udział w obecnych badaniach. Został znaleziony w południowoafrykańskiej kopalni złota, niemal 3 kilometry pod powierzchnią Ziemi. Czerpie on energię z reakcji chemicznych wywoływanych przez naturalny rozpad pierwiastków promieniotwórczych. Żyje w wypełnionych wodą zagłębieniach w skałach w ekosystemie niezależnym od światła słonecznego czy innych organizmów.

Jako, że ma on unikatową biologię i jest całkowicie izolowany, naukowcy chcieli prześledzić jego ewolucję. Przeszukali inne głęboko położone miejsca i znaleźli Candidatus Desulforudis audaxviator w innych kopalniach w RPA oraz w Kalifornii i na Syberii. Jako, że każde z tych środowisk jest inne pod względem chemicznym, dało im to szansę, by sprawdzić, jak różnice środowiskowe wpłynęły na ewolucję mikroorganizmu.

Postrzegaliśmy te mikroorganizmy jak mieszkańców izolowanych wysp, jak np. zięby, które Darwin badał na Galapagos, mówi Ramunas Stepanauskas z Bigelow Laboratory. Uczeni przeanalizowali genomy 126 mikroorganizmów w trzech kontynentów i stwierdzili, że są one... niemal identyczne. To było szokujące. Były takie same. To nas zaskoczyło, stwierdził Stepanaukas.

Przeprowadzono więc dodatkowe badania, które wykazały, że mikroorganizmy te nie są w stanie przebywać dużych odległości, nie mogą przetrwać na powierzchni, ani przeżyć w obecności tlenu. Upewnili się też, że nie doszło do zanieczyszczenia próbek.
W tej chwili najlepsze wyjaśnienie jest takie, że mikroorganizmy nie zmieniły się zbytnio od czasu, gdy przez 175 milionami lat doszło do rozpadu superkontynentu Pangea. To żywe skamieliny z tamtego okresu. To brzmi niesamowicie i jest sprzeczne ze współczesnym rozumieniem ewolucji mikroorganizmów, dodaje Stepanauskas.

Naukowcy spekulują, że zatrzymanie ewolucji u tego gatunku to wynik silnych mechanizmów obronnych przeciwko mutacjom. Jeśli mają racje, możemy mieć do czynienia z bardzo rzadkim mechanizmem, na którym może skorzystać biotechnologia. Nauka ta szeroko wykorzystuje bowiem pochodzącą od mikroorganizmów polimerazę DNA. To enzym katalizujący syntezę DNA w czasie replikacji lub naprawy. Szczególnie wartościowe są te enzymy, które są w stanie dokonać katalizy tworząc kopie o jak najmniejszej liczbie różnic z oryginałem. Istnieje wysokie zapotrzebowanie na polimerazę DNA, która nie popełnia zbyt wiele błędów. Takie enzymy są potrzebne do sekwencjonowania DNA, terapii genowej czy tworzenia testów diagnostycznych, wyjaśnia Stepanauskas.

Poza zastosowaniami czysto praktycznymi, odkrycie zatrzymanej ewolucji to dowód, że różne gałęzie mikroorganizmów na drzewie życia mogą znacząco różnić się tempem ewolucji od czasu, gdy miały ostatniego wspólnego przodka. Zrozumienie tego jest niezbędne do zrozumienia historii życia na Ziemi, dodaje Becraft.

Candidatus Desulforudis audaxviator polimeraza DNA ewolucja