生命の樹に、もう 1 つの主要な枝ができました。研究者は最近、ヘミマスティゴテと呼ばれる特定の希少で神秘的な微生物を、ノバスコシアの土壌の塊で発見しました。彼らのその後の DNA 分析は、それが動物、植物、菌類、または認識されている種類の原生動物のいずれでもないことを明らかにしました。実際には、複雑な生命体 (真核生物) を分類するための既知の大きなカテゴリーのいずれからもはるかに外れていました。代わりに、この鞭毛を振る奇妙な球体は、少なくとも 10 億年前に生命の他の大きな枝から剥がれ落ちた、独自の「超王国」グループの最初のメンバーとして立っています。
この研究を率いたダルハウジー大学の微生物学者、アラステア・シンプソンは、「これは、あなたがキャリアの中で一度は見たいと思うような結果です。」と述べています。
ヘミマスティゴートに関するこの発見はそれ自体が印象的ですが、さらに重要なことは、それが静かにそして着実に増加している主要な分類学的追加の最新の (そして最も深遠な) ことです。研究者は、新しい種やクラスだけでなく、まったく新しい生命の王国を明らかにし続けています。それらがどのように長い間隠されてきたのか、そしてそれらすべてを見つけるのにどれだけ近づいているのかについて疑問を投げかけています.
Yana Eglit は、原生生物と呼ばれる単細胞真核生物の新しい系統を発見することに専念しているダルハウジーの大学院生です。 2016 年の寒い春の日にノバスコシア州でハイキングをしているときに、彼女は友達から離れて、数グラムの土をプラスチック製のチューブにこすり落としました。 （そのような即席の土壌サンプリングは「専門家にとって危険」だと彼女は言いました。）エグリットは研究室に戻り、サンプルを水に浸し、翌月、異常な生物の兆候がないか顕微鏡で定期的に覗きました.
ある晩遅く、サンプルの奇妙な何かが彼女の目に留まりました。むちのような鞭毛を放射する細長い細胞は、「まるで自分の動きを助けるこれらの鞭毛がすべてあることに気付いていないかのように、ぎこちなく泳いでいた」とエグリットは述べた。より強力な範囲では、栽培が難しいことで有名な珍しい種類の原生生物であるヘミマスティゴテの説明に合うと彼女は考えました。翌朝、研究室は標本の説明と配列決定の機会に興奮して大騒ぎになりました。 「私たちはすべてを落としました」と彼女は思い出しました。
ヘミマスティゴートは、ラムズフェルドの「既知の未知の」原生生物系統のほんの一握りの1つを表しています.実験室での培養とシーケンスが困難であるため、生命の木上の位置が正確にわかっていない適度によく説明されたグループです.原生生物学者はヘミマスティゴートの構造の特異性を利用して近縁種を推測してきたが、彼らの推測は「系統発生全体にわたって散弾銃で撃たれた」とシンプソン氏は述べた。分子データがなければ、ヘミマスティゴートのような系統は祖先不明の孤児のままです。
しかし、単一細胞トランスクリプトミクスと呼ばれる新しい方法が、そのような研究に革命をもたらしました。これにより、研究者はたった 1 つの細胞から大量の遺伝子を配列決定することができます。シンプソン研究室のもう一人の大学院生でこの方法の専門家であるゴードン・ラックスは、ヘミマスティゴートのような研究が難しい生物について、単一細胞のトランスクリプトミクスは、以前はより豊富な細胞のために予約されていた品質の遺伝データを生成できると説明しました。比較がついに可能になりました。
チームは 300 以上の遺伝子の配列を決定し、現在ウプサラ大学のポスドク研究員であるローラ エメは、それらの遺伝子がどのように進化したかをモデル化して、ヘミマスティゴートの分類を推測しました。 「私たちは、彼らが既存のスーパーグループの1つに分類されることを完全に期待していました」と彼女は説明しました.代わりに、研究室のメンバーは、ヘミマスティゴートが木のどこにも収まらないことを発見して唖然としました。彼らは、他の半ダースのスーパー グループとは別に、独自の系統を代表していました。
ヘミマスティゴテ系統が進化的にどのように異なっているかを理解するために、真核生物の木があなたの目の前の地面に広がっており、狭い道のセットとして広がっていると想像してください。祖先。哺乳類の先端から始まり、道を歩いて歴史に戻り、私たちの血統が爬虫類や鳥類から分岐した分岐点を通り過ぎ、魚、ヒトデ、昆虫の分岐点を通り過ぎ、さらに遠く、私たちを隔てる分裂を超えて菌から。振り返ってみると、あなたが通り過ぎた多様な生物はすべて、真核生物の 6 つのスーパーグループの 1 つに分類されます。 Hemimastigotes は、独自のスーパーグループで、他に何も占めていない道を進んでいます。
この研究には参加していない、スウェーデンのウプサラ大学の生物学者である Fabien Burki は、この結果を見て喜んでいましたが、まったく驚いたわけではありません。 「それは、他の惑星で生命を探すことに少し似ています」と彼は言いました。 「最終的にそれを見つけたとき、それほど驚くことはないと思いますが、それは大きな発見になるでしょう。」
Burki、Simpson、Eglit をはじめとする多くの人々も、生命の樹についてもっと多くのことを明らかにする必要があると考えています。 「生命の木は、新しいデータによって再形成されています。 15 年前や 20 年前とはかなり違います」と Burki 氏は述べています。 「私たちが思っていたよりも多くの枝を持つ木を見ています。」
ヘミマスティゴートと同じくらい明確な系統を見つけることは、まだ比較的まれです。しかし、ヒエラルキーのレベルを 1 つか 2 つ下げると、単なる王国レベル (たとえば、すべての動物を網羅するレベル) に進むと、新しい主要な系統が年に 1 回程度現れていることがわかります。 「その速度は減速していません」とシンプソンは言いました。 「どちらかといえば、スピードアップしているかもしれません。」
単一細胞トランスクリプトミクスなどのより高性能なシーケンシング技術が利用できるようになったことは、真核生物、特に既知の未知のグループでこの傾向を促進している理由の 1 つです。これにより、研究者は単一の標本から使用可能な DNA を収集できます。しかし、Eme は、これらの方法には、Eglit のような熟練した原生生物学者の鋭い目が依然として必要であると警告しています。
メタゲノミクスと呼ばれる別の種類のシーケンシングは、発見をさらに加速する可能性があります。研究者は今、野外に足を踏み入れ、トレイルから土のサンプルを採取したり、深海の噴出孔からバイオフィルムを採取したり、サンプル内のすべてを配列決定したりできます。問題は、通常は 1 つの遺伝子の断片にすぎないことです。バクテリアと古細菌 — 真核生物とは異なる他の 2 つの生命ドメインにある生物 — については、通常はこれで十分であり、メタゲノミクスは、アスガルド古細菌などの最近の巨大な発見の背後にありました。数年前。
しかし、より大きく複雑なゲノムを持つ傾向がある真核生物にとって、メタゲノミクスは厄介なほど広範なサンプリング方法です。環境に生息する多くの種類の生物が明らかになりますが、「しかし、より大きな既知の参照配列がない限り、これらの異なるものを進化の枠組みに入れることは非常に困難です」と Burki 氏は述べています。そのため、Simpson 氏によると、最近の真核生物の非常に深い系統のほとんどは、実験室で奇妙な原生生物を特定し、配列決定の対象とするという「昔ながらの」方法で発見されています。
「しかし、この 2 つの方法は補完的であり、互いに情報を提供しています」と Simpson 氏は述べています。たとえば、ヘミマスティゴートが以前に公開されたメタゲノム データベースに出現したことが明らかになりました。しかし、「それらを比較するためのより長い半鞭毛配列が得られるまで、それらを認識する方法がありませんでした」と彼は言いました.メタゲノムは未知の多様性の潜在的なホット スポットを指摘することができ、より深い配列決定はメタゲノム データをより意味のあるものにします。
多様性を目録化する研究者にとって、通常の環境でも非日常的な環境でも、未来は明るいものです。メタゲノム ツールを使用すると、アスガルド古細菌が発見された熱水噴出孔近くの堆積物など、極端な環境を探索できますが、研究者は裏庭で新しい系統を見つけることもできます。 「このまったく新しい超王国の血統は、たまたま汚れを集めたハイキングで大学院生によって発見されました」とバーキは言いました。 「地球上のすべての環境をスキャンできると想像してみてください。」
Eme 氏によると、科学者がツリーに情報を入力し続けるにつれて、分岐を追加するために使用されるアルゴリズムはより効率的になります。これは、研究者が生命の歴史におけるより深く、より古い分割を解決するのに役立ちます。 「生命がどのように展開したかについての私たちの理解は、まだ非常に不完全です」とバーキは言いました。なぜ真核生物が出現したのか、光合成がどのように進化したのかなどの疑問は未解決のままです。なぜなら、「これらの重要な出来事がどこで起こったかを特定するのに十分安定した木がないからです」と彼は言いました.
そのような基本的な質問に答えるだけでなく、発見の単純な喜びが Burki や Eglit のような研究者のモチベーションとなっています。 「微生物の世界は広く開かれたフロンティアです」とエグリットは言いました。 「そこにあるものを探求するのはスリリングです。」
この記事は、Investigacionyciencia.es でスペイン語で転載されました .
