Výzkumný tým z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy vedený profesorem Ivanem Čepičkou a jeho doktorským studentem Markem Valtem objevil vzácný a jednobuněčný organismus s unikátní buněčnou stavbou, který nazval Solarion arienae.

Ve studii publikované v prestižním vědeckém časopise Nature vědci ukazují, že tento druh spolu s několika dalšími málo známými liniemi prvoků tvoří novou eukaryotickou superskupinu (říši) nazvanou Disparia.

Solarion si uchoval znaky, o nichž se dříve předpokládalo, že dávno zanikly, a nabízí tak bezprecedentní pohled do biologie raných eukaryotických buněk.

Mikroskopický prvok Solarion arienae

Nenápadný prvok, sotva pohyblivý a velký jen několik mikrometrů byl nalezen v laboratorní kultuře mořských nálevníků na Katedře zoologie Přírodovědecké fakulty UK. Kvůli své nepatrné velikosti zůstával dlouho přehlížený, dokud větší nálevníci v kultuře neuhynuli.

Teprve tato šťastná náhoda Solarion „zviditelnila“ a jeho nečekaný objev se ukázal být vědecky přelomovým.

Vědci z Univerzity Karlovy a jejich spolupracovníci z USA pomocí sekvenování genomu a rozsáhlých fylogenomických analýz zjistili, že Solarion nepatří do žádné již objevené hlavní linie eukaryot. Dosud je znám pouze jediný jeho blízký příbuzný, podivný prvok druhu Meteora sporadica.

Společně tvoří nový kmen, Caelestes, a spolu s prvoky z kmenů Provora a Hemimastigophora, i novou eukaryotickou superkupinu (říši) eukaryot nazvanou Disparia. Přestože je dnes známo pouze několik druhů dispárií, jde o starobylou evoluční linii, jejíž dnešní zástupci mohou být relikty dávné rozmanitosti.

„Schovka“ v datech

Solarion se téměř vůbec nevyskytuje v globálních databázích environmentální DNA, a to navzdory tomu, že vědci prohledali více než 1,8 petabajtu metagenomických dat. Přesto byl několikrát nalezen v sekvenčních datech získaných ze vzorků mořského sedimentu z různých částí světa.

Zdá se tedy, že jde o evoluční linii, která je sice rozšířená po celém světě, ale všude je velmi vzácná. Objev tak zdůrazňuje význam kultivačních metod při studiu mikrobiálních eukaryot a potřebu zkoumat dosud málo prozkoumaná prostředí.

Sluníčková forma života

Solarion upoutá již svým unikátním vzhledem (pokud je tedy vzhledem ke své miniaturní velikosti zpozorován). Nejčastěji se objevuje ve formě nepohyblivých „sluníčkových“ buněk, z nichž na všechny strany trčí stopkaté celestiosomy.

Tyto unikátní organely slouží k chytání bakteriální kořisti a jejich struktura byla detailně zobrazena pomocí 3D elektronové mikroskopie. Solarion ve svém životním cyklu vytváří i mnohem vzácnější pohyblivé bičíkaté buňky, které mají také unikátní vzhled a nelze si je splést s žádnými jinými eukaryotickými organismy.

Poslední Mohykáni?

Nejzajímavější na solarionu jsou jeho mitochondrie, tedy buněčné organely vzniklé dávným pohlcením prokaryotického předka a zajišťující výrobu energie pro buňku. Solarion si uchoval gen secA, vzácný pozůstatek dávného systému pro přenos proteinů, který pochází od bakteriálního předka mitochondrií.

Tento gen u téměř všech dnešních eukaryot vymizel, takže Solarion patří mezi několik málo žijících eukaryotických organismů, kteří tuto původní molekulární výbavu stále mají. Jeho mitochondrie navíc obsahují výjimečnou kombinaci genů, která poskytuje jedinečnou možnost rekonstruovat metabolické schopnosti mitochondrie posledního společného předka eukaryot.

Hlavní autoři studie, profesor Ivan Čepička a Mgr. Marek Valt z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, zdůrazňují význam objevu: „Solarion je pozoruhodnou připomínkou toho, jak málo stále víme o rozmanitosti mikrobiálního života.

Objev takto evolučně hluboké linie – v podstatě živé fosilie – ukazuje, že klíčové části příběhu eukaryot zůstávají skryté na místech, která jen zřídka zkoumáme. Tento organismus nám umožňuje nahlédnout do velmi staré kapitoly buněčné evoluce, kterou jsme dříve dokázali rekonstruovat pouze nepřímo.“.