Dez anos atrás, ninguém sabia que Asgard Archaea existia. Em 2015, no entanto, os pesquisadores que examinam sedimentos de alto mar descobriram fragmentos de genes que indicavam uma forma nova e anteriormente não descoberta de micróbios.
Com a assistência ao computador, os pesquisadores reuniram esses fragmentos como peças de quebra -cabeça para compilar todo o genoma. Só então eles perceberam que estavam lidando com um grupo de Archaea anteriormente desconhecido.
Como as bactérias, as archaea são organismos unicelulares. Geneticamente, no entanto, existem diferenças significativas entre os dois domínios, especialmente em relação aos envelopes celulares e processos metabólicos.
Após uma pesquisa adicional, os microbiologistas identificaram os organismos correspondentes, os descreveram e os classificaram como um subgrupo archaeal separado: asgard Archaea. O nome deles, retirado do reino celestial na mitologia nórdica, faz referência à descoberta inicial perto do castelo de Loki-um fumante negro no cume do meio do Atlântico entre a Noruega e Svalbard.
De fato, Asgard Archaea parecia quase enviado para a pesquisa: eles acabaram sendo um elo ausente entre os Archaea e os eucariotos-isto é, entre os Archaea e os organismos cujas células contêm um núcleo, como plantas e animais.
Árvore da vida com um ramo a menos
Nos últimos anos, os pesquisadores encontraram indicações crescentes de vínculos estreitos entre asgard Archaea e eucariotos, e que o último pode ter evoluído do primeiro. A divisão de todos os organismos vivos nos três domínios de bactérias, archaea e eucariotos não se sustentou para essa descoberta surpreendente.
Alguns pesquisadores propuseram desde então os eucariotos como um grupo dentro de Asgard Archaea. Isso reduziria o número de domínios da vida de três para dois: Archaea, incluindo eucariotos e bactérias.
Na ETH Zurique, o professor Martin Pilhofer e sua equipe são fascinados por Asgard Archaea e examinaram os micróbios misteriosos por vários anos.
Em um artigo publicado em Natureza Dois anos atrás, os pesquisadores da ETH exploraram detalhes da estrutura celular e da arquitetura de Lokiarchaeum ossiferum. Originada nos sedimentos de um canal de água salobra na Eslovênia, este Asgard Archaeon foi isolado por pesquisadores do laboratório de Christa Schleper na Universidade de Viena.
Nesse estudo, Pilhofer e seus pesquisadores de pós -doutorado Jingwei Xu e Florian Wollweber demonstraram que Lokiarchaeum ossiferum Possui certas estruturas também típicas dos eucariotos. “Encontramos uma proteína de actina naquela espécie que parece muito semelhante à proteína encontrada nos eucariotos – e ocorre em quase todos os archaea de Asgard descobertos até o momento”, diz Pilhofer.
No primeiro estudo, os pesquisadores combinaram diferentes técnicas de microscopia para demonstrar que essa proteína-chamada lokiactina-forma estruturas filamentosas, especialmente nas inúmeras saliências do tipo tentáculo dos micróbios. “Eles parecem formar o esqueleto para a complexa arquitetura de células de Asgard Archaea”, acrescenta Florian Wollweber.
Além dos filamentos de actina, os eucariotos também possuem microtúbulos. Essas estruturas em forma de tubo são o segundo componente-chave do citoesqueleto e são compostas por numerosas proteínas da tubulina. Esses pequenos tubos são importantes para processos de transporte dentro de uma célula e a segregação de cromossomos durante a divisão celular
A origem desses microtúbulos não está clara – até agora. Em um artigo recém -publicado em Célula os pesquisadores da ETH descobriram estruturas relacionadas em Asgard Archaea e descrevem sua estrutura. Essas experiências mostram que as tubulinas Asgard formam microtúbulos muito semelhantes, embora menores do que os de seus parentes eucarióticos.
No entanto, apenas alguns Lokiarchaeum As células formam esses microtúbulos. E, diferentemente da actina, essas proteínas da tubulina aparecem apenas em muito poucas espécies de Asgard Archaea.
Os cientistas ainda não entendem por que as tubulinas parecem tão raramente em Lokiarchaea, ou por que são necessárias pelas células. Nos eucariotos, a microtubulossa é responsável pelos processos de transporte dentro da célula. Em alguns casos, as proteínas motoras “caminham ao longo” desses tubos. Os pesquisadores da ETH ainda não observaram essas proteínas motoras em Asgard Archaea.
“Mostramos, no entanto, que os tubos formados a partir dessas tubulinas crescem em uma extremidade. Suspeitamos que eles desempenhem funções de transporte semelhantes que os microtúbulos em eucariotos”, diz Jingwei Xu, co-primeiro autor do Célula estudar. Ele produziu as tubulinas em uma cultura de células com células de insetos e examinou sua estrutura.
Pesquisadores das áreas de microbiologia, bioquímica, biologia celular e biologia estrutural colaboraram de perto no estudo. “Nunca teríamos progredido até agora sem essa abordagem interdisciplinar”, enfatiza Pilhofer com um grau de orgulho.
O citoesqueleto period essencial para o desenvolvimento de vida complexa? Enquanto algumas perguntas permanecem sem resposta, os pesquisadores estão confiantes de que o citoesqueleto foi um passo importante na evolução dos eucariotos.
Essa etapa poderia ter ocorrido há muito tempo, quando um Asgard Archaeon entrelaçou uma bactéria com seus apêndices. No decorrer da evolução, essa bactéria se transformou em uma mitocôndria, que serve como a potência das células modernas. Com o tempo, o núcleo e outros compartimentos evoluíram – e a célula eucariótica nasceu.
“Esse notável citoesqueleto provavelmente estava no início desse desenvolvimento. Poderia ter permitir que asgard Archaea formassem apêndices, permitindo que eles interajam e depois apreendessem e engolissem uma bactéria”, diz Pilhofer.
Pesca para asgard Archaea
Pilhofer e seus colegas agora planejam voltar sua atenção para a função dos filamentos de actina e da tubulina archaeal, juntamente com os microtúbulos resultantes.
Eles também pretendem identificar as proteínas que os pesquisadores descobriram na superfície desses micróbios. Pilhofer espera que sua equipe seja capaz de desenvolver anticorpos precisamente adaptados a essas proteínas. Isso permitiria aos pesquisadores “pescar” especificamente para asgard archaea em culturas de micróbios mistas.
“Ainda temos muitas perguntas não respondidas sobre asgard Archaea, especialmente em relação à sua relação com eucariotos e sua biologia celular incomum”, diz Pilhofer. “Rastrear os segredos desses micróbios é fascinante”.
