Jak powstała komórka, od której wszystko się zaczęło

Odkryte zaledwie dekadę temu archeony Asgard szybko stały się jednym z najbardziej fascynujących obiektów badań współczesnej biologii ewolucyjnej. Te jednokomórkowe organizmy, żyjące w mule na dnie oceanów, dostarczają coraz silniejszych dowodów na to, jak mogły powstać komórki złożone, a wraz z nimi całe znane nam życie roślinne i zwierzęce. Co istotne, ich historia podważa długo utrwalone przekonanie, że był to jednorazowy i skrajnie nieprawdopodobny „wypadek” w dziejach Ziemi

Powstanie eukariontów, czyli komórek posiadających jądro komórkowe i mitochondria, było jednym z kluczowych momentów w historii życia. Bez niego Ziemia pozostałaby planetą bakterii i archeonów. Przez lata biolodzy zakładali, że do narodzin eukariontów doszło tylko raz i że był to wyjątkowo rzadki zbieg okoliczności. Rzeczywiście, wszystkie dzisiejsze organizmy złożone mają jednego wspólnego przodka, a nowych eukariontów nigdy nie zaobserwowano ani w naturze, ani w laboratorium.

Ten obraz zaczął się zmieniać po 2015 r., gdy analizy DNA mikroorganizmów wydobytych z osadów dna Atlantyku ujawniły istnienie nowej grupy archeonów. Nazwano je Asgardianami, a ich genomy okazały się zaskakująco bliskie genomom eukariontów. Dla badaczy był to pierwszy realny trop prowadzący do komórki, od której wszystko się zaczęło.

Trzy typy komórek, jeden zasadniczy próg

Życie na Ziemi dzieli się dziś na trzy wielkie grupy: bakterie, archeony i eukarionty. Na pierwszy rzut oka bakterie i archeony są do siebie podobne. Ich DNA swobodnie unosi się w cytoplazmie, a podstawowe procesy życiowe zachodzą w jednym, wspólnym wnętrzu komórki. Różnią się chemią i szczegółami działania, ale pod względem organizacji pozostają formami prostymi.

Eukarionty są pod tym względem czymś jakościowo innym. Ich komórki posiadają jądro, czyli wyraźnie oddzielone miejsce przechowywania materiału genetycznego, oraz mitochondria – wyspecjalizowane struktury odpowiedzialne za produkcję energii. Wnętrze eukariontu jest podzielone na przedziały, z których każdy pełni inną funkcję. To właśnie ta wewnętrzna organizacja umożliwiła powstawanie dużych komórek, a w dalszej perspektywie – organizmów wielokomórkowych z wyspecjalizowanymi tkankami, takimi jak mięśnie czy układ nerwowy.

Różnica między eukariontami a bakteriami i archeonami polega więc na zupełnie nowym sposobie organizacji życia na poziomie komórki. Nic dziwnego, że przez dekady biolodzy mówili o powstaniu eukariontów jako o największym skoku ewolucyjnym w historii życia.

Archeony Asgard są w tym kontekście wyjątkowe, ponieważ łączą cechy obu światów. Z jednej strony pozostają komórkami prostymi, pozbawionymi jądra i typowych struktur eukariontów. Z drugiej – ich genomy zawierają geny odpowiedzialne za kształtowanie błon komórkowych i wewnętrzną dynamikę komórki, które wcześniej znano wyłącznie u eukariontów. To właśnie ta kombinacja sprawia, że Asgardy są dziś najlepszym kandydatem na przodków pierwszych komórek złożonych.

Od symbiozy do komórki złożonej

Klasyczna teoria endosymbiozy zakładała, że jeden organizm „połknął” drugi, a ten z czasem przekształcił się w mitochondrium. Archeony Asgard, hodowane w warunkach laboratoryjnych, zachowują się jednak w sposób, który sugeruje, że proces ten mógł przebiegać zupełnie inaczej.

Tworzą one długie, rozgałęzione wypustki przypominające macki. Co więcej, nie potrafią żyć samodzielnie – funkcjonują w ścisłej symbiozie z innymi mikroorganizmami, wymieniając się substancjami niezbędnymi do przetrwania. To właśnie ta zdolność do trwałej współpracy stała się kluczowym elementem nowych scenariuszy powstania komórek złożonych. Zamiast gwałtownego „pochłonięcia” mogło dojść do stopniowego zacieśniania relacji między archeonem a bakterią. Wypustki Asgarda mogły oplatać partnera, utrzymywać go blisko i z czasem doprowadzić do pełnej integracji obu komórek.

Taki scenariusz jest dziś przez wielu badaczy uznawany za bardziej realistyczny. Co ważne, oznacza on, że powstanie eukariontów nie musiało być jednorazowym „cudem”, lecz wynikiem długiego procesu, który w sprzyjających warunkach mógł być ewolucyjnie niemal nieunikniony.

Dlaczego to zmienia nasze myślenie o życiu

Jeśli komórki złożone mogły powstawać łatwiej, niż dotąd sądzono, zmienia się nie tylko opowieść o przeszłości Ziemi, ale także nasze oczekiwania wobec życia poza nią. Przez lata dominowało przekonanie, że planety mogą być pełne prostych mikroorganizmów, natomiast życie złożone jest niemal nieosiągalnym wyjątkiem. Archeony Asgard podważają to założenie.

Coraz więcej danych sugeruje, że ewolucja złożoności mogła być naturalnym efektem długotrwałej współpracy między prostymi formami życia. To ostrożny, ale istotny wniosek: życie nie musiało nagle „przeskakiwać” na wyższy poziom organizacji, lecz mogło dochodzić do niego krok po kroku. Z tej perspektywy archeony Asgard nie są jedynie egzotycznymi mieszkańcami oceanicznych osadów. Są brakującym ogniwem, które pozwala lepiej zrozumieć, skąd wziął się świat organizmów złożonych i dlaczego w ogóle mógł powstać.

Źródła:

Marshall, M. (2025, December 11). How these strange cells may explain the origin of complex life. Science News. https://www.sciencenews.org/article/cells-origin-of-life-asgard-archaea

• Nauki biologiczne i rolnicze
• popularyzacja