POČETKOM svibnja u časopisu Genome Biology and Evolution objavljen je znanstveni rad koji mijenja dosadašnji pogled na evoluciju živih organizama na Zemlji. U njemu međunarodni tim znanstvenika tvrdi da je evolucija složenih organizama vjerojatno krenula od složenog pretka sličnog gljivi, što je suprotno vjerovanju uvriježenom više desetljeća da se radilo o jednostaničnom bičašu. Prvi autor rada mladi je hrvatski znanstvenik Josip Skejo.

Nastanak života i kompleksnog života na Zemlji

Život je nastao prije četiri milijarde godina u hidrotermalnim vrelima na dnu oceana. Prve dvije milijarde godina svijet su naseljavali isključivo jednostanični prokarioti, kojima pripadaju bakterije i arheje. Prokarioti imaju, uvjetno rečeno, jednostavnu stanicu. Prvi se kompleksni organizam, koji biologija definira imenom "eukariot", pojavio prije oko dvije milijarde godina. Eukariotima pripadaju životinje, gljive, biljke, alge i protisti (nekad poznate pod nazivima praživotinje i gljivama slični organizmi).

Što su kompleksni organizmi?

Kompleksne ili složene žive organizme nazivamo eukarioti. Eukarioti su prvi i jedini spolni organizmi na Zemlji, a uz to su i jedini koji imaju jezgru (to je arhiva stanice, tj. dio stanice u kojem se nalazi DNA), mitohondrije (to je dio stanice koji proizvodi energiju) i složenu mrežu unutarnjih membrana (endoplazmatski retikulum). Kako se dogodio prijelaz iz prokariotske u eukariotsku organizaciju i kako je izgledao prvi eukariot, do danas je jedno od važnih pitanja znanosti. Budući da su prokarioti jednojezgraši, za pretpostaviti je bilo da će i predak eukariota biti jednojezgraš. Upravo pogled da je prvi složeni organizam jednojezgraš vladao je u biologiji više desetljeća.

Što novi rad mijenja u dosadašnjem shvaćanju razvoja života?

U novom radu međunarodni tim znanstvenika iz Njemačke, SAD-a i iz Hrvatske (Damjan Franjević i Josip Skejo s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu), na čelu s uglednim američko-njemačkim profesorom Williamom F. Martinom, analizirao je mogućnost da je predak svih eukariota imao mnogo jezgri, dakle da je nalikovao na hife današnjih gljiva.

Hife gljiva imaju višejezgrene ili dvojezgrene stanice. Kod većine gljiva one su glavni vegetativni način rasta, a zajedno tvore micelij, koji je poput mreže ili klupka hifa (na slici dolje). One su pravo tijelo gljive i nalaze se u tlu. Spora gljive klija u jednojezgreni, odnosno monokarionski micelij koji se ne može seksualno reproducirati. Kada se dva jednojezgrena micelija spoje i formiraju dvojezgreni (ili višejezgreni), micelij može formirati plodna tijela kao što su gljive. Micelij može biti malen tako da ga je teško vidjeti, no kod nekih vrsta gljiva može biti golem i narasti toliko da prekrije na tisuće hektara tla.

"Možda je sve što smo do sada mislili krivo i trebamo potpuno promijeniti kut gledanja, jer u slučaju da je naš model točan, mnogo toga što smo u biologiji objašnjavali usložnjavanjem zapravo su primjeri pojednostavljivanja sustava", ističu Skejo i Franjević.

"Sa sigurnošću već znamo da je predak eukariota imao spol i mitohondrij, ali to koliko je imao jezgri je područje u koje znanost tek ulazi i gdje je potrebno mnogo rada. Drago nam je da je upravo naš mali laboratorij, koji se sastoji od jednog profesora, jednog asistenta i jedne tehničarke, imao priliku raditi na ovakvom projektu", ističe hrvatski tim koji je radio na istraživanju.

Višejezgrene ili mnogojezgrene stanice inače često nalazimo i kod sincicijalnih tumora. Bolje razumijevanje evolucije ovakvih tkiva moglo bi stoga biti revolucionarno.

"O mitohondrijima, koji se kod ljudi nasljeđuju gotovo isključivo samo od majke, znamo mnogo, ali jezgra nam je i dalje prevelik zalogaj. Samo smo posložili evolucijsko stablo eukariota i na njemu označili tko sve može imati više jezgri, pa još nemam osjećaj koliko je otkriće važno. Čudno je da od tolike raznolikosti višejezgrenih i višestaničnih formi nitko do sada nije prepoznao koliko je fenomen čest i da bi mogao vući korijene duboko u prošlosti. Kad bismo razumjeli kod sincicijalnih tumora zašto i kako određene jezgre preživljavaju, sigurno bismo mogli s više znanja pristupiti i njihovom liječenju", kaže Skejo.

Referenca: Skejo J, Garg SG, Gould SB, Hendriksen M, Tria FDK, Bremer N, Franjević D, Blackstone NW, Martin WF (2020) Evidence for a syncytial origin of eukaryotes from ancestral state reconstruction. Genome biology and evolution, accepted manuscript.