Het lijkt misschien een verhaal dat ver van ons af staat, maar in plaats daarvan gaat het over ieder mens, ieder dier, iedere plant. Volgens diepgaand nieuw wetenschappelijk onderzoek kan al het complexe leven op aarde afstammen van één enkele microbe die ongeveer twee miljard jaar geleden leefde. Een klein organisme, onzichtbaar voor het blote oog, maar in staat een enorme stempel te drukken op de geschiedenis van de planeet.
De ontdekking komt voort uit de studie van bepaalde micro-organismen genaamd Asgard archaea, eencellige levensvormen die in extreme omgevingen leven, zoals diepe oceaanbodems en hydrothermale ventilatieopeningen. Juist door hun DNA te analyseren hebben wetenschappers een verrassende link gereconstrueerd: dieren, planten, schimmels en mensen lijken een gemeenschappelijke voorouder met hen te delen.
Van de diepten van de oceanen tot de oorsprong van complexe cellen
De levensvormen waartoe wij behoren, gedefinieerd als eukaryoten, worden gekenmerkt door complexe cellen, uitgerust met een kern en gespecialiseerde interne structuren. Zonder deze cellen zouden het menselijk brein, de fotosynthese, dierlijke weefsels of bossen niet bestaan. Maar hoe de eerste complexe cel ontstond, is een van de grote mysteries van de biologie.
Het werk gecoördineerd door evolutionair microbioloog Thijs JG Ettema van Wageningen Universiteit werpt licht op deze cruciale stap. Zijn team verzamelde honderden microbiële genomen die rechtstreeks uit de omgeving waren gehaald, zonder ze in het laboratorium te laten groeien, een noodzakelijke praktijk omdat deze organismen uiterst moeilijk kunstmatig te kweken zijn.
Het resultaat is een gedetailleerde stamboom waarin alle eukaryoten binnen de Asgard archaea-groep worden geplaatst, met name in de buurt van een lijn die de Hodarchaeales wordt genoemd. Met andere woorden: het complexe leven zou niet afzonderlijk zijn ontstaan, maar zou zijn geëvolueerd uit deze oude archaea.
Extreme micro-organismen, maar verrassend vergelijkbaar met ons
De Asgard archaea leven in omstandigheden die voor ons onherbergzaam zouden zijn. Sommige gedijen in de buurt van hydrothermale bronnen onder water, andere in ondergrondse aquifers of chemisch rijke sedimenten. Toch vertelt hun genetische erfgoed een familieverhaal.
Analyses suggereren dat hun voorouders die het dichtst bij eukaryoten stonden, in mildere dan extreme omgevingen leefden, zich voedden met organische koolstof en ongewoon grote genomen hadden voor zulke eenvoudige organismen. Een belangrijk kenmerk, omdat genduplicatie wordt beschouwd als een van de belangrijkste aanjagers van de evolutie van de biologische complexiteit.
Sommige microscopische waarnemingen hebben aangetoond dat bepaalde Asgard archaea vertakte celstructuren en eiwitten bezitten die vergelijkbaar zijn met die welke de vorm van cellen in eukaryoten bepalen. Details waarvan men tot een paar jaar geleden dacht dat ze uitsluitend bij complexe organismen hoorden.
Nog één stap om te begrijpen hoe we hier terecht zijn gekomen
Dit onderzoek past in de grote puzzel van eukaryogenese, het proces dat leidde tot de geboorte van de eerste complexe cel. Door de genen te traceren die verband houden met het metabolisme, veronderstellen wetenschappers dat de voorouders van de Asgard aanvankelijk in staat waren energie uit anorganische stoffen te halen, en vervolgens geleidelijk overgingen op het voeden met organisch materiaal geproduceerd door andere micro-organismen.
Het is in deze context dat de eerste samenwerkingen tussen verschillende soorten hadden kunnen ontstaan, een belangrijke stap die zou hebben geleid tot de oorsprong van mitochondriën, de ‘energieplanten’ die in onze cellen aanwezig zijn.
Niet alle antwoorden zijn definitief. De onderzoekers wijzen er zelf op dat sommige delen van de evolutionaire boom onzeker blijven en dat de resultaten sterk afhankelijk zijn van de gebruikte genetische modellen. Maar één ding wordt steeds duidelijker: het bestuderen van deze micro-organismen betekent het bestuderen van onze oorsprong.
Omdat deze ontdekking ook het heden betreft
Begrijpen waar we vandaan komen is niet alleen een academische vraag. De ontdekkingen over de Asgard archaea voeden een groot wetenschappelijk debat over hoe het leven op aarde moet worden geclassificeerd en versterken het idee dat alle biologische complexiteit voortkomt uit eenvoudige levensvormen, die zich langzaam aanpassen aan de omgeving van de planeet.
Elk nieuw geanalyseerd genoom voegt een stukje toe aan deze zeer lange geschiedenis, die begint in de diepten van de oceaan en menselijke samenlevingen bereikt. Een verhaal dat ons eraan herinnert hoe diep we verbonden zijn met de rest van het aardse leven, zelfs met dat wat we niet zien.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
