Am Meeresboden des Mittelatlantischen Rückens in der Nähe von den Hydrothermalquellen Loki's Castle haben Wissenschaftler die sogenannten Lokiarchaeota entdeckt. | Copyright: Centre for Geobiology, Bergen, Norway, by R.B. Pedersen
Uppsala (Schweden) - Schwedische, norwegische und österreichische Wissenschaftler haben eine Mikrobe entdeckt, die das bislang fehlende Bindeglied in der Evolution komplexen Lebens darstellt. Die Entdeckung wirft damit ein neues Licht darauf, wie vor Jahrmilliarden komplexe Zelltypen und damit die Grundlage komplexen Lebens wie Pflanzen, Pilze, Tiere und Menschen, aus einfachen Mikroben entstehen konnten.
Zellen stellen die Bausteine allen Leben auf der Erde dar. Während die Zellen von Bakterien und anderen Mikroben klein und einfach sind, besteht das sichtbare Leben aus komplexen Zelltypen. Der Ursprung dieser komplexen Zelltypen galt unter Wissenschaftlern lange Zeit als Rätsel. Die jetzt entdeckte Gruppe von Mikroorganismen stelle, so erläutern die Forscher, nun aber das bislang fehlende Bindeglied in der Evolution von einfachen hin zu komplexen Zellen dar.
Erst in den 1970er Jahren entdeckte der Biologe Carl Woese eine völlig neue Gruppe von Mikroorganismen, die Archaen. Woese konnte zeigen, dass diese einen gänzlich eigenen Stamm im Baum des Lebens darstellen. Während die Zellen der Archaen einfach und klein, wie die von Bakterien waren, entdeckten Wissenschaftler dann jedoch, dass Archaen enger verwandt mit Organismen mit komplexen Zelltypen waren, wie sie zusammenfassend als Eukaryoten bezeichnet werden. Nun stellte sich aber die Frage, wie sich die komplexen Zelltypen der Eukaryoten, zu denen auch wir Menschen gehören, aus den einfachen Zellen der Archaen entwickelt haben konnten. Eine von vielen Wissenschaftler angenommene Theorie geht davon aus, dass ein Ur-Archaeon einst ein Bakterium verschluckt hatte und sich daraus die Mutterzelle aller Eukaryoten entwickelte.
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Wie die Forscher um Anja Spang von der Uppsala Universitet, der Universitetet i Bergen und der Universität Wien aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature14447) berichten, haben sie bei der Analyse von Meeressedimenten eine Gruppe von Archaean entdeckt, deren Gene überraschende Ähnlichkeiten mit den Vorfahren der heutigen Eukaryoten aufweisen. Das nun von den Forschern entschlüsselte Genom kläre die bisherigen Fragen.
In phylogenetischen Stammbäumen sind die nun als "Lokiarchaea" (nach dem Fundort und dem nordischen Gott Loki) benannten Mikroorganismen eine direkte Schwestergruppe der Eukaryoten innerhalb der Domäne der Archaea, erläutert die Pressemitteilung der Universität Wien. "Die ersten Vorläufer der Eukaryoten sind also tatsächlich direkt aus Archaean hervorgegangen und bilden nicht, wie früher angenommen, neben Bakterien und Archaean eine eigenständige primäre Domäne des Lebens."
Die Lokiarchaea bilden eine Gruppe von Archaea, die überraschenderweise Ähnlichkeiten mit den Vorfahren der heutigen Eukaryoten aufweisen. | Copyright/Quelle: Christa Schleper, univie.ac.at
Das Genom der Lokiarchaea weise zudem eine erstaunliche Komplexität auf und enthalte Informationen für Proteine, die zuvor nur bei Eukaryoten bekannt waren - etwa für viele Proteine, die den Membranumbau in Eukaryoten ermöglichen oder regulieren und auch für die Aufnahme von Organismen (Phagocytose) oder die Zellteilung verantwortlich sind. Ebenso wurden Gene für eukaryotische Zytoskelettproteine (Aktin und Gelsolin) gefunden, die die Form der Zellen beeinflussen und immer wieder verändern können. "Genau diese Eigenschaften brauchte auch die frühe eukaryotische Urzelle oder das Ur-Archaeon, um ein Bakterium aufnehmen zu können. Somit stellen Lokiarchaeota eine Übergangsform dar, die bereits ein 'starter kit' für die Entwicklung der komplexeren Zellen hat."
"Es ist fast so, als hätten wir soeben die Menschenaffen, also die nächsten lebenden Verwandten der Menschen entdeckt, die uns ja auch interessante Einblicke in unseren letzten gemeinsamen Vorfahren geben. Nur lebte der gemeinsame Vorfahre der Eukaryoten und Lokiarchaea nicht vor fünf Millionen Jahren, sondern bereits vor rund zwei Milliarden Jahren", so Christa Schleper von der Universität Wien abschließend: "Viele Fragen zur Lebensweise, Struktur und Vorkommen der Lokiarchaea bleiben aber derzeit leider noch unbeantwortet."
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