Dieci anni fa, nessuno sapeva che Asgard Archaea esisteva persino. Nel 2015, tuttavia, i ricercatori che esaminano i sedimenti di acque profonde hanno scoperto frammenti genici che indicavano una nuova e precedentemente non scoperta di microbi.
Con l’assistenza al computer, i ricercatori hanno assemblato questi frammenti come pezzi di puzzle per compilare l’intero genoma. Fu solo allora che si resero conto che avevano a che fare con un gruppo precedentemente sconosciuto di Archaea.
Come i batteri, gli archaea sono organismi single. Geneticamente, tuttavia, ci sono differenze significative tra i due domini, in particolare per quanto riguarda le loro buste cellulari e i processi metabolici.
Dopo un’ulteriore ricerca, i microbiologi hanno identificato gli organismi corrispondenti, li hanno descritti e li hanno classificati come un sottogruppo arcaico separato: Asgard Archaea. Il loro nome, preso dal regno celeste nella mitologia norrena, fa riferimento alla loro scoperta iniziale vicino al castello di Loki-un fumatore nero sulla cresta del Medio Atlantico tra Norvegia e Svalbard.
In effetti, Asgard Archaea è apparso quasi cielo per la ricerca: si sono rivelati un legame mancante tra archaea ed eucarioti, cioè tra archaea e organismi le cui cellule contengono un nucleo, come piante e animali.
Albero della vita con un ramo meno
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno riscontrato crescenti indicazioni di stretti legami tra Asgard archaea ed eucarioti e che il secondo potrebbe essersi evoluto dal primo. La divisione di tutti gli organismi viventi nei tre settori di batteri, archea e eucarioti non hanno resistito a questa sorprendente scoperta.
Da allora alcuni ricercatori hanno proposto di eucarioti come gruppo all’interno di Asgard Archaea. Ciò ridurrebbe il numero di settori della vita da tre a due: archea, inclusi eucarioti e batteri.
All’ETH Zurich, il professor Martin Pilhofer e il suo team sono affascinati da Asgard Archaea e hanno esaminato i misteriosi microbi per diversi anni.
In un articolo pubblicato in Natura Due anni fa, i ricercatori ETH hanno esplorato i dettagli della struttura cellulare e dell’architettura di Lokiarchaeum ossiferum. Originando i sedimenti di un canale idrico salmastro in Slovenia, questo archeone Asgard fu isolato dai ricercatori del laboratorio di Christa Schleper presso l’Università di Vienna.
In quello studio, Pilhofer e i suoi ricercatori post -dottorato Jingwei Xu e Florian Wollweber lo hanno dimostrato Lokiarchaeum ossiferum possiede alcune strutture tipiche anche degli eucarioti. “Abbiamo trovato una proteina di actina in quella specie che appare molto simile alla proteina trovata negli eucarioti – e si verifica in quasi tutti gli archea di Asgard scoperti fino ad oggi”, afferma Pilhofer.
Nel primo studio, i ricercatori hanno combinato diverse tecniche di microscopia per dimostrare che questa proteina-chiamata Lokiactin-forma strutture filamentose, specialmente nelle numerose sporgenze simili a tentacoli dei microbi. “Sembrano formare lo scheletro per la complessa architettura cellulare di Asgard Archaea”, aggiunge Florian Wollweber.
Oltre ai filamenti di actina, gli eucarioti possiedono anche microtubuli. Queste strutture a forma di tubo sono il secondo componente chiave del citoscheletro e sono composte da numerose proteine di tubulina. Questi piccoli tubi sono importanti per i processi di trasporto all’interno di una cellula e la segregazione dei cromosomi durante la divisione cellulare
L’origine di questi microtubuli non è stata chiara – fino ad ora. In un articolo appena pubblicato in Cella i ricercatori di ETH hanno scoperto strutture correlate in Asgard Archaea e descrivono la loro struttura. Questi esperimenti mostrano che le tubuline Asgard formano microtubuli molto simili, sebbene più piccoli di quelli nei loro parenti eucariotici.
Tuttavia, solo pochi Lokiarchaeum Le cellule formano questi microtubuli. E, a differenza dell’actina, queste proteine della tubulina appaiono solo in pochissime specie di archaea di Asgard.
Gli scienziati non capiscono ancora perché le tubuline appaiono così raramente in Lokiarchaea o perché sono necessarie dalle cellule. Negli eucarioti, la microtubulessa è responsabile dei processi di trasporto all’interno della cellula. In alcuni casi, le proteine motorie “camminano” lungo questi tubi. I ricercatori ETH non hanno ancora osservato tali proteine motorie in Asgard Archaea.
“Abbiamo dimostrato, tuttavia, che i tubi formati da queste tubuline crescono ad un’estremità. Pertanto sospettiamo che svolgano funzioni di trasporto simili ai microtubuli negli eucarioti”, afferma Jingwei Xu, co-primo autore del Cella studio. Ha prodotto le tubuline in una coltura cellulare con cellule di insetti ed ha esaminato la loro struttura.
I ricercatori dei campi di microbiologia, biochimica, biologia cellulare e biologia strutturale hanno collaborato strettamente allo studio. “Non saremmo mai progrediti finora senza questo approccio interdisciplinare”, sottolinea Pilhofer con un grado di orgoglio.
Il citoscheletro era essenziale per lo sviluppo di una vita complessa? Mentre alcune domande rimangono senza risposta, i ricercatori sono fiduciosi che il citoscheletro sia stato un passo importante nell’evoluzione degli eucarioti.
Questo passaggio avrebbe potuto verificarsi aeoni fa, quando un archaeon Asgard intrecciava un batterio con le sue appendici. Nel corso dell’evoluzione, questo batterio si è sviluppato in un mitocondrio, che funge da potenza delle cellule moderne. Nel tempo, il nucleo e altri compartimenti si sono evoluti – e la cellula eucariotica è nata.
“Questo notevole citoscheletro era probabilmente all’inizio di questo sviluppo. Avrebbe potuto consentire a Asgard Archaea di formare appendici, permettendo loro di interagire, quindi cogliere e inghiottire un batterio”, afferma Pilhofer.
Pesca per Asgard Archaea
Pilhofer e i suoi colleghi ora pianificano di rivolgersi alla funzione della funzione dei filamenti di actina e della tubulina arcaale insieme ai microtubuli risultanti.
Mirano anche a identificare le proteine che i ricercatori hanno scoperto sulla superficie di questi microbi. Pilhofer spera che il suo team sia in grado di sviluppare anticorpi su misura per queste proteine. Ciò consentirebbe ai ricercatori di “pescare” specificamente per l’archaea di Asgard nelle colture miste di microbi.
“Abbiamo ancora molte domande senza risposta su Asgard Archaea, in particolare per quanto riguarda la loro relazione con gli eucarioti e la loro insolita biologia cellulare”, afferma Pilhofer. “Tracciare i segreti di questi microbi è affascinante.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com