O buněčném lešení a severské mytologii

Asi tu historii znáte: Před dávnými časy pozřel náš jednobuněčný předek bakterii, a místo aby ji strávil, jak by se slušelo, ochočil si ji a začal ji využívat k produkci velkého množství energie. Možná i díky vlastnictví této mitochondrie (jak ochočené bakterii dnes říkáme) si pak onen předek mohl dovolit vybudovat složitý systém membránových organel a neustále se měnící buněčné lešení (cytoskelet), jež jsou typickými znaky všech eukaryotických buněk. Jak asi vypadala ona pohlcená bakterie, si dnes umíme dobře představit (známe její volně žijící příbuzné), identita jejího krotitele je ale poněkud tajemnější. Nebo alespoň donedávna byla.

V roce 2010 byl ze dna severního Atlantiku vyzvednut vzorek sedimentů z okolí skupiny „černých kuřáků“ zvané Lokiho hrad. Obsahoval spoustu života, tedy přinejmenším spoustu sekvencí DNA. Ty pak byly po léta zkoumány, než mezi nimi genomická metaanalýza odhalila stopy organismů, které se zdají být velmi podobné našemu záhadnému předkovi. Podle místa nálezu byla tato skupina archeí pojmenována Lokiarchaeota. Aniž by kdokoli kdy v mikroskopu zahlédl, jak tyto buňky vlastně vypadají, byly v sedimentech z dalších obskurních míst planety postupně popsány sekvence příbuzných skupin pojmenovaných Odinarchaeota, Thorarchaeota a Heimdallarchaeota. Zatímco Odin, Thor a jim podobní dleli v Asgardu, jejich jednobuněční jmenovci se sešli ve fylogenetické skupině Asgardarchaeota.

Co tedy o našich nejbližších prokaryotických příbuzných víme? Zdá se třeba, že asgardská archea nesou geny podobné našemu aktinu a profilinu, tedy typickým eukaryotickým proteinům umožňujícím tvorbu jednoho z typů cytoskeletárních vláken. Znamená to, že tyto organismy už mají jakýsi cytoskelet? Jsou produkty těchto genů u archeí vůbec funkční? A jak to můžeme zjistit, když asgardská archea ve skutečnosti nikdy nikdo neviděl?

Vzpomeňte, jak v Jurském parku naklonovali ze zbytku DNA vyhynulé dinosaury. Tak daleko sice ještě nejsme, ale vyrobit podle známé DNA sekvence jednoduchý protein, to už zvládneme snadno. Singapurští biologové tak zkusili vložit asgardské DNA sekvence do bakterií. U archeálního genu pro profilin se skutečně podařilo získat kýžený protein a ten měl (navzdory významným odchylkám v sekvenci DNA) strukturu vcelku podobnou běžnému eukaryotickému profilinu. Tento protein dokonce jakžtakž interagoval i s eukaryotickým aktinem, takže si lze snadno představit, že v původních buňkách skutečně umožňuje vznik jakéhosi cytoskeletu.

Díky podobným trikům tak nemusíme jen pasivně čekat, než se někomu podaří napěstovat kulturu asgardských archeí. V mezičase můžeme o našich příbuzných leccos zjistit i méně tradičními metodami.

C. Akıl, R. C. Robinson, Nature, DOI: 10.1038/s41586-018-0548-6