現在の理論によれば、生命には 3 つの領域があります。細菌、真核生物 (すべての動物と私たち人間を含む)、そして古細菌です。後者は、細菌と同様に細胞核や細胞小器官を持たない非常に原始的な単細胞生物のグループですが、他の多くの特徴において真核生物により似ています。これら 3 つの大きなグループが互いにどのように関連しているかはまだ不明です。しかし、ほとんどの研究者は、真核生物の複雑な細胞は、前駆細胞が細菌を吸収したときに生じ、内部構造の基礎を築いたと考えています。しかし、レシピエント細胞がどこから来たのか、そしてそれが何であるのかについては議論の余地がありました。いくつかの遺伝的類似点は、それが古細菌であった可能性を示唆しています。しかし、これまでに知られていた古細菌の代表的なものは、真核生物の直接の前身または近縁種と考えるにはあまりにも単純かつ原始的であると考えられていました。
深海からのサプライズ
しかし、大西洋の真ん中での発見のおかげで、その状況は変わりました。遠征の一環として、ウプサラ大学のアンジャ・スパン氏とその同僚は、「ロキの城」熱水地帯近くの大西洋中央尾根から堆積物サンプルを採取し、その後、それらの生物組成を研究室で分析した。それらを特定するために、研究者たちはサンプルで見つかった遺伝子とタンパク質を使用しました。通常、実験室では培養または繁殖できない微生物も見つかることがあり、それらはたくさんあります。一例は、いわゆる深海古細菌グループ (DSAG) です。 「DSAG は、深海の生物圏で最も一般的かつ広範囲に存在する古細菌のグループの 1 つです」と Spang 氏らは説明します。 「しかし、これまでのところ、彼らの代表者は一人も育成されていません。」したがって、深海やその他の生息地のこれらの神秘的な住民は、しばしば暗黒微生物物質と呼ばれます。
しかし、研究者らは遺伝子分析の最初の結果を見たとき、驚きを経験しました。彼らは、これまでに知られていた形態とは多くの特徴が異なる、まったく新しいグループの古細菌を発見したのです。ロキアーキオータと名付けられたこれらの生物は、これまで典型的に真核生物であると考えられていたタンパク質の遺伝情報も含む、異常に複雑なゲノムを含んでいます。これらのタンパク質には、膜のリモデリングを制御するものもあれば、真核細胞の形状を決定する細胞骨格の形成に関与するものもあります。 「ロキアーキウムが、これまで古細菌で発見された中で最も真核生物に似たリボソームをコードしていることも注目に値します」とSpangらは報告している。
全細胞核保有者の姉妹グループ
研究者らによると、ここから2つの結論が導き出せるという。新たに発見された古細菌のグループであるロキアーキオータは、残りの古細菌よりも真核生物に近い関係にあり、細胞核を持つすべての生物の姉妹グループを形成している。しかし、これは生命の家系図にとって広範な重要性を持っています。「真核生物の最初の前駆体は、実際には古細菌から直接出現したものであり、以前に想定されていたように、細菌や古細菌と並んで独立した主要な生命領域を形成するものではありません」と共著者は説明するウィーン大学のクリスタ・シュレーパー氏。これは、3 つの大きな家系図の枝が将来的に 2 つになる可能性があることを意味します。
一方で、真核生物の古細菌の祖先はすでに、以前に考えられていたよりもはるかに複雑で、より発達していました。 「私たちの結果は、これまで真核生物に特有だと考えられていた多くの成分がこの祖先にすでに存在していたということを示しています」と研究者らは言う。 「これにより、さらなる開発のための豊富な遺伝子の『スターターキット』が提供されました。」この祖先は、膜小胞を切断することによって内部生命を構造化するための遺伝的前提条件をすでに備えていました。おそらくすでに膜を介して環境から物質を吸収したり、老廃物を排泄したりすることができていたのでしょう。この能力は、最初の真核細胞の形成の鍵となった可能性さえあります。なぜなら、この祖先は、後に細胞核が出現する細菌を吸収した可能性があるからです。
