Különleges sejtosztódást fedeztek fel a forró savfürdőben

Svéd kutatók eddig ismeretlen sejtosztódási mechanizmust fedeztek föl egy forró savban élő mikroorganizmusban. A fölfedezés eredményeképpen alaposabban megismerhetünk néhány, az emberi sejtekben lejátszódó kulcsfontosságú folyamatot, és bővíthetjük tudásunkat a földi élet fő evolúciós útvonalaival kapcsolatban. A kutatásról szóló tanulmány kedden jelent meg az Amerikai Tudományos Akadémia folyóiratának (PNAS) online kiadásában.

Az Uppsalai Egyetem molekuláris evolúciós tanszékén dolgozó kutatócsoportnak egy teljesen új sejtosztódási "gépezetet" sikerült azonosítania a Sulfolobus acidocaldarius nevű mikrobában. Ez a mikroorganizmus az élővilág Archaea nevű doménjébe (birodalmába, legnagyobb rendszertani egységébe) tartozik, és eredetileg az amerikai Yellowstone Nemzeti Parkban különítették el egy savas iszapfortyogóból. Az organizmus rögtön az érdeklődés középpontjába került, mivel optimális életkörülményeit a 80 Celsius-fokos "savfürdőben" találja meg.

Ezek az egyszerre hő- és savkedvelő (termo-, illetve acidofil) fajok fontos szerepet játszanak azon elméletekben, amelyek azt próbálják megmagyarázni, hogyan alakult ki az élet az ősi Föld forró környezeteiben. Kiinduló modellként szolgálhatnak a más bolygók szélsőséges körülményei között esetleg létező életformák kereséséhez is, mondja Rolf Bernander professzor, a csoport vezetője.

A mostani vizsgálatok folyamán a kutatók három olyan gént azonosítottak, amelyek közvetlenül a sejtosztódás előtt aktiválódnak. Az e gének által kódolt fehérjék feltűnő sávot, éles határvonalat alkotnak a sejt közepén a frissen szétvált kromoszómák között, majd fokozatosan összehúzzák a sejtet, míg végül két utódsejt jön létre.

"Évtizedek óta ez az első eset, hogy új sejtosztódási mechanizmust fedeznek föl, és a géntermékek semmilyen hasonlóságot nem mutatnak egyetlen eddig ismert osztódási proteinnel sem" - állítja Rolf Bernander.

A fehérjék közül kettő az eukariótákban található úgynevezett ESCRT proteinekkel rokon. Ezek fontos szerepet töltenek be a sejten belüli szállítási folyamatoknál kialakuló vezikulák (apró hólyagok) kialakulásában, és részt vesznek a vírusok - például a HIV-vírus - sejtfelszínről való leválásában. Az eredmények tehát nemcsak az archaeák és az exremofil szervezetek sejtbiológiájának alaposabb megértéséhez járulnak hozzá, hanem az emberi és más, bonyolultabb szerveződési szintű szervezetek alapvető sejtfolyamatainak jobb megismeréséhez, valamint az e folyamatok eredetével és evolúciós történetével kapcsolatos kérdések megválaszolásához is.

Ez a felfedezés is azt bizonyíthatja, hogy a szélsőséges környezeti viszonyokat kedvelő, úgynevezett extremofil fajok számos különleges sejtbiológiai megoldást alkalmaznak fennmaradásuk érdekében.

Archaeák és az élővilág háromdoménes rendszere

Az élőlényeket korábban öt országba (prokarióta - sejtmag nélküli - egysejtűek, eukarióta - sejtmagvas - egysejtűek, gombák, növények és állatok) sorolták. Az öt ország elméletét az elmúlt években az új genetikai-genomikai fölfedezések hatására egyre inkább felváltja az úgy nevezett háromdoménes rendszer, amelyet Carl Woese dolgozott ki és publikált a múlt század utolsó negyedében. E rendszer három doménjét, azaz az élővilág filogenetikus osztályozásának legmagasabb egységeit az archaeák (Archaea), a baktériumok (Bacteria) és az eukarióták alkotják.

Az archaeák és a baktériumok csoportja a korábbi prokarióták kettéválasztásával jött létre. Az archaeák ("ősbaktériumok") felépítése hasonló a baktériumokéhoz, de elkülönítésüket sok jellemzőjük indokolja. Ezek közé tartozik például, hogy genetikai anyaguk átírása (transzkripció) és "lefordítása" (transzláció) sok szempontból az eukarióta szervezetekben megfigyeltekhez hasonló, valamint az archaeák lipidjeinek szerkezete eltér mind a baktériumokban, mind az eukariótákban található lipidekétől. Az archaeákra korábban szinte kizárólag extrém - például szélsőségesen forró, oxigénhiányos - környezetekben bukkantak rá, de a tudósok újabban egyre több "normális" környezetben élő archaeát fedeznek föl.