De evolutie van eenvoudige bacteriën naar complexe organismen is anders verlopen dan wetenschappers dachten, zo suggereert Zweeds onderzoek.

De vraag hoe ingewikkelde levensvormen zijn ontstaan uit zeer simpele oerbacteriën houdt veel wetenschappers bezig. Op 2,5 kilometer diepte is een nieuwe micro-organisme gevonden, liefkozend Loki genoemd, dat antwoord lijkt te geven op die vraag. Dat hebben onderzoekers van de Universiteit van Uppsala aangetoond.

Celkernen

Hoe zat het ook alweer met de allereerste stappen van de evolutie? Het eerste leven op aarde bestond uit eenvoudige cellen – zonder celkern. Deze veranderden zodanig dat er twee verschillende familietakken ontstonden: bacteriën en Archaea (zie afbeelding hieronder). Deze takken bestaan beiden nog steeds uit heel simpele celtypes. Zo’n 2 miljard geleden splitste een andere groep af van de Archaea: de eukaryoten. Zij bevatten wel een celkern en kunnen zelf energie maken.

Het is echter nog niet compleet duidelijk hoe die eukaryoten zijn ontstaan uit hun simpele voorouders. Daarom zoeken wetenschappers naar de missing link, een nog niet ontdekt micro-organisme dat kan verklaren hoe de eukaryoten aan hun ‘ingewikkelde cellen’ zijn gekomen.

Microbiële donkere materie

Als je zo’n micro-organisme wilt ontdekken, kun je het beste zoeken in extreme leefomgevingen, vertelt een van de onderzoekers Jimmy Saw in een persbericht. Dit zijn omgevingen die bijvoorbeeld heel warm of zuur zijn. De onderzoekers noemen deze leefgebieden ‘microbiële donkere materie’.

Een van die extreme leefgebieden bevindt zich op bijna 2,5 kilometer diepte in de zee tussen Groenland en Noorwegen. Van deze zeebodem hadden de onderzoekers 10 gram sediment tot hun beschikking. Hierin vonden ze stukjes DNA van onbekende micro-organismen.

Van een van de micro-organismen hebben de wetenschappers zoveel mogelijk DNA onderzocht. Door de genen weten ze nu dat dit organisme behoort tot het domein van de Archaea. Het bijzondere van dit nieuwe organisme is dat het een tussenvorm is van Archaea en eukaryoten. Deze nieuwe vondst heeft de bijnaam Loki gekregen, naar de plek waar hij is gevonden: Loki’s Castle.

Twee domeinen

Voor een soort behorende tot de Archaea komen de genen van Loki wel erg overeen met die van eukaryoten. Er is zelfs nog nooit een Archaea gevonden waarvan het DNA zo overeenkomt met dat van een eukaryoot. De genen coderen voor eiwitten waardoor een organisme een flexibel celmembraan aan kan maken. Hierdoor kan Loki andere bacteriën omsluiten en opnemen.

Met de vondst van Loki is een nieuwe theorie voor het begin van complex leven gevormd. De Zweedse onderzoekers denken dat eukaryoten zijn ontstaan vanuit Archaea en vervolgens bacteriën zijn gaan opnemen. De boom komt er dan anders uit te zien (zie onderstaande afbeelding).

Kritiek

Toch vindt niet iedereen dat direct de biologieboeken moeten worden herschreven. De onderzoekers hebben namelijk geen levende, of zelfs dode, bacteriën kunnen vinden. Hun onderzoek is gebaseerd op losse stukjes DNA die ze vonden in het sediment.

Evolutiebioloog Nick Lane, die geen deel uitmaakt van de onderzoeksgroep, vertelt aan New Scientist dat we zeker dichter bij de voorouder van de eukaryoten zijn gekomen, maar dat we er met Loki nog niet zijn. “Met Loki zitten we op een duizendste van de weg naar de complexiteit van een eukaryoot. Dus kunnen we het niet echt het missende micro-organisme noemen.”

Bronnen: Nature, Uppsala University via EurekAlert!

Beeld: Centre for Geobiology (University of Bergen, Norway) by R.B. Pedersen