Lokiarchaeota
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| clasificación cientifica | ||||||
| Dominio:arqueasTipo de:Lokiarchaeota | ||||||
| nombre científico internacional | ||||||
| LokiarchaeotaSpang et al. 2015 | ||||||
| Taxones hijos | ||||||
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Lokiarchaeota (lat.) - el supuesto tipo de archaea . El filo se describió en 2015 a partir de ungenoma recolectado a partir del análisis metagenómicode muestras obtenidas cerca de respiraderos hidrotermales en el Océano Atlántico a una profundidad de 2,35 km. El análisis filogenético ha demostrado que Lokiarchaeota y los eucariotas forman un taxón monofilético . El genoma de Lokiarchaeota contiene alrededor de 5400 genes que codifican proteínas . Entre ellos, se encontraron genes cercanos a los de los eucariotas. En particular, genes que codifican proteínas responsables de cambiar la forma de la membrana celular , determinar la forma de la célula y el citoesqueleto dinámico . Así, se confirma la hipótesis eocítica , según la cual los eucariotas son un grupo dentro de las arqueas que adquirieron las mitocondrias a través de la simbiogénesis [1] .
Descubrimiento
Se llevó a cabo un análisis metagenómico en muestras recolectadas en 2010 en el Océano Atlántico cerca del manantial hidrotermal Castle Loki . Antes de esto, se demostró la presencia de un gran número de nuevos grupos de arqueas en las muestras [2] [3] . Debido a la baja densidad de células en la muestra, la secuencia génica resultante no proviene de una célula aislada, sino que es una combinación de fragmentos genéticos [4] . Como resultado, se ensambló un genoma completo en un 92%, redundante en 1,4 veces, que se asignó al género Lokiarchaeum . Aunque el análisis metagenómico mostró la presencia del genoma de este organismo en la muestra, el organismo en sí no fue cultivado [1] .
Se propuso la identificación de un nuevo tipo de Lokiarchaeota utilizando un análisis filogenético, que consideró una serie de genes codificadores de proteínas altamente conservados [1] . Aunque el tipo toma su nombre del respiradero hidrotermal del que se tomó la muestra, también se refiere al dios nórdico antiguo Loki [4] . En la literatura, el dios Loki aparece como una figura compleja, controvertida y dual, provocando mucha polémica entre los especialistas en mitología [5] , por analogía con el creciente debate sobre el origen de los eucariotas [6] .
Descripción
El genoma de Lokiarchaeum incluye 5381 genes que codifican proteínas. De estos, el 32% no corresponde a ninguna proteína conocida, el 26% se parece mucho a las proteínas arqueológicas y el 29% corresponde a proteínas bacterianas . Este resultado se explica por el hecho de que, en primer lugar, las proteínas pertenecientes a un nuevo tipo de arqueas, que tiene pocos o ningún pariente cercano, son difíciles de asignar al dominio correcto , y, en segundo lugar, estudios previos han demostrado la presencia de importantes cadenas horizontales . transferencia de genes entre bacterias y arqueas. Una pequeña pero importante proporción de proteínas (175; 3,3%) son las más cercanas a las proteínas eucariotas. Varios datos indican que estas proteínas aparecieron en la muestra no debido a la contaminación con células eucariotas, sino que pertenecen específicamente a Lokiarchaeum . En primer lugar, los genes de tipo eucariota siempre han estado flanqueados (rodeados) por genes procariotas ; en segundo lugar, estos genes estaban presentes en la muestra en grandes cantidades, mientras que el ADN eucariota real se encontró allí solo en cantidades mínimas, y los genes 18S rRNA característicos de los eucariotas no se encontraron en absoluto; en tercer lugar, el análisis filogenético anterior mostró que estos genes se separaron en la base misma del árbol eucariótico [1] .
En eucariotas, proteínas similares están involucradas en la deformación de la membrana celular, manteniendo la forma de la célula, y también forman parte del citoesqueleto dinámico de proteínas. En este sentido, se supone que Lokiarchaeum puede tener las características anteriores, en particular, el citoesqueleto. Otra proteína común a los eucariotas y Lokiarchaeum , la actina , es necesaria para la fagocitosis en los eucariotas [4] , es decir, la absorción activa de partículas de alimentos. La capacidad de fagocitosis podría facilitar la aparición endosimbiótica de las mitocondrias, cuya presencia sirve como una de las diferencias clave entre procariotas y eucariotas, así como los cloroplastos . Además de la actina, se han identificado otras proteínas eucariotas importantes en Lokiarchaeum : pequeñas GTPasas Ras , el complejo génico ESCRT necesario para la flexión de la membrana y la formación de vesículas a partir de él y el funcionamiento del sistema de degradación de proteínas mediado por ubiquitina característico de los eucariotas. . Los ribosomas de Lokiarchaeum están más cerca de los ribosomas eucariotas que de cualquier otro ribosoma procariota, en particular, entre los procariotas, solo Lokiarchaeum tiene la proteína ribosomal eucariota L22e [1] .
Importancia evolutiva
El análisis comparativo del genoma de Lokiarchaeum con otros genomas permitió construir un árbol filogenético que mostraba la monofilia del taxón, que incluía eucariotas y Lokiarchaeota , lo que confirma la hipótesis eocítica del origen de los eucariotas (es decir, a partir de hospedadores de arqueas que adquirieron mitocondrias durante la endosimbiosis) [7] [8] [9] . El conjunto de funciones ligadas a la membrana de Lokiarchaeum sugiere que el ancestro común de los eucariotas podría ocupar una posición intermedia entre los procariotas, que carecen de elementos intracelulares, y los eucariotas, cuyas células contienen muchos orgánulos diferentes [1] .
El sistema de tres dominios de Carl Woese divide la vida celular en tres dominios: arqueas, bacterias y eucariotas. Estos últimos se caracterizan por células grandes y complejas con núcleos unidos a la membrana que contienen el aparato genético de la célula y mitocondrias que sintetizan ATP . Se considera que las formas de vida más antiguas son las bacterias y las arqueas [10] , ya que los elementos fósiles más antiguos con signos de lípidos arcaicos tienen 3.800 millones de años [11] . El surgimiento de los eucariotas, que incluyen las células más complejas y todos los organismos verdaderamente multicelulares , ocurrió hace entre 1.600 y 2.100 millones de años [12] . Aunque la evolución de los eucariotas es extremadamente importante, hasta ahora no se conocen formas intermedias entre pro y eucariotas. En este sentido, el descubrimiento de Lokiarchaeum , que tiene muchas pero no todas las características de los eucariotas, proporciona evidencia de la transición de arqueas a eucariotas [13] . En este caso, de acuerdo con las reglas de la cladística , los eucariotas pueden considerarse como un subgrupo de arqueas, y el árbol de la vida clásico de tres dominios se convierte en uno de dos dominios (eocítico) [1] .
Lokiarchaeota y eucariotas supuestamente tienen un ancestro común y divergieron hace aproximadamente 2 mil millones de años. Este ancestro putativo tenía algunos de los genes "iniciadores" necesarios que hicieron posible una mayor complejidad celular. La evolución de los eucariotas comenzó directamente a partir de este ancestro común [4] .
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Spang A. , Saw JH , Jørgensen SL , Zaremba-Niedzwiedzka K. , Martijn J. , Lind AE , van Eijk R. , Schleper C. , Guy L. , Ettema TJ Complex archaea that bridge la brecha entre procariotas y eucariotas. (Inglés) // Naturaleza. - 2015. - doi : 10.1038/nature14447 . — PMID 25945739 .
- ↑ Jorgensen SL , Hannisdal B. , Lanzén A. , Baumberger T. , Flesland K. , Fonseca R. , Ovreås L. , Steen IH , Thorseth IH , Pedersen RB , Schleper C. Correlación de perfiles de comunidades microbianas con datos geoquímicos en regiones altamente estratificadas sedimentos de la Dorsal Medio-Oceánica Ártica. (inglés) // Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América. - 2012. - vol. 109, núm. 42 . - Pág. 2846-2855. -doi : 10.1073/ pnas.1207574109 . —PMID 23027979 .
- ↑ Jørgensen SL , Thorseth IH , Pedersen RB , Baumberger T. , Schleper C. Estudio cuantitativo y filogenético del grupo de arqueas de aguas profundas en sedimentos de la dorsal ártica en medio del océano. (Inglés) // Fronteras en microbiología. - 2013. - Vol. 4. - Pág. 299. - doi : 10.3389/fmicb.2013.00299 . — PMID 24109477 .
- ↑ 1 2 3 4 Paul Rincón . El microbio recién descubierto es un pariente cercano de la vida compleja , BBC (6 de mayo de 2015). Archivado desde el original el 9 de mayo de 2015. Consultado el 9 de mayo de 2015.
- ↑ Stefanie von Schnurbein. La función de Loki en "Edda" de Snorri Sturluson (neopr.) // Historia de las religiones. - 2000. - noviembre ( vol. 40 , núm. 2 ). - S. 109-124 .
- ↑ Alejandro Markov. Microbio recién descubierto llena el vacío entre procariotas y eucariotas . Elementy.ru (12 de mayo de 2015). Consultado el 30 de julio de 2017. Archivado desde el original el 30 de julio de 2017.
- ↑ Embley TM , Martin W. Evolución eucariota, cambios y desafíos. (Inglés) // Naturaleza. - 2006. - vol. 440, núm. 7084 . - Pág. 623-630. -doi : 10.1038/ naturaleza04546 . —PMID 16572163 .
- ↑ Lago JA Origen del núcleo eucariótico determinado por análisis de tasa invariable de secuencias de ARNr. (Inglés) // Naturaleza. - 1988. - vol. 331, núm. 6152 . - Pág. 184-186. -doi : 10.1038/ 331184a0 . — PMID 3340165 .
- ↑ Guy L. , Ettema TJ El superfilo arqueal 'TACK' y el origen de los eucariotas. (Inglés) // Tendencias en microbiología. - 2011. - vol. 19, núm. 12 _ - Pág. 580-587. -doi : 10.1016/ j.tim.2011.09.002 . —PMID 22018741 .
- ↑ Wang M. , Yafremava LS , Caetano-Anollés D. , Mittenthal JE , Caetano-Anollés G. Evolución reductiva de repertorios arquitectónicos en proteomas y el nacimiento del mundo tripartito. (Inglés) // Investigación del genoma. - 2007. - vol. 17, núm. 11 _ - Pág. 1572-1585. - doi : 10.1101/gr.6454307 . —PMID 17908824 .
- ↑ Jürgen Hahn, Haug Pat. Huellas de arqueobacterias en sedimentos antiguos // Microbiología Sistemática y Aplicada : diario. - 1986. - vol. 7 , núm. Actas de Archaebacteria '85 . - pág. 178-183 . - doi : 10.1016/S0723-2020(86)80002-9 .
- ↑ Knoll AH , Javaux EJ , Hewitt D. , Cohen P. Organismos eucariotas en océanos proterozoicos. (inglés) // Transacciones filosóficas de la Royal Society of London. Serie B, Ciencias biológicas. - 2006. - vol. 361, núm. 1470 . - Pág. 1023-1038. -doi : 10.1098 / rstb.2006.1843 . —PMID 16754612 .
- ↑ Carl Zimmer. Bajo el mar, un eslabón perdido en la evolución de las células complejas . New York Times (6 de mayo de 2015). Consultado el 8 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2016.
Enlaces
- Alejandro Markov. Microbio recién descubierto llena el vacío entre procariotas y eucariotas (12 de mayo de 2015).
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