Megtalálták a kutatók a baktériumok közös ősét

A HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont (HUN-REN ÖK) kutatói különleges megállapításra jutottak az évmilliárdokkal ezelőtt élt baktériumokkal kapcsolatban: a Science folyóiratban megjelent friss kutatásban egy nemzetközi kutatócsoport látványos részletességgel tárta fel, hogyan fejlődtek a baktériumok, és hogyan alkalmazkodtak az oxigénhez az évmilliárdok során.

A kutatás célja kettős volt: egyrészt szerették volna pontosan megállapítani, mikor alakultak ki a baktériumok főbb csoportjai, másrészt rekonstruálni, hogyan alakult ki és terjedt el a baktériumoknál az oxigénhasználat képessége. Ehhez a kutatók a mintegy 2,33 milliárd éve bekövetkezett Nagy Oxidációs Eseményt (NOE) vették viszonyítási alapként, ami a cianobaktériumok fotoszintézisének hatására drasztikusan megnövelte a légköri oxigén mennyiségét.

A kevés fosszília miatt korábban nehezen datálható folyamatot a kutatók geológiai és genetikai adatok együttes elemzésével vizsgálták. Gépi tanulás segítségével pedig azonosították az ősi aerob baktériumokat, majd bayesi statisztikai módszerekkel becsülték meg megjelenésük idejét – feltételezve, hogy ezek az oxigént hasznosító baktériumok a NOE után alakultak ki.

A kutatás során, ami 1007 bakteriális genom evolúciós történetét rekonstruálta, összesen 84 anaerob-aerob átmenetet találtak. Ezek nagy része a NOE után következett be, ám legalább három esetben már jóval azelőtt. A legkorábbi közel 

Ez annyit jelent, hogy a baktériumok jóval előbb voltak képesek oxigént használni, mint ahogy az nagy mennyiségben rendelkezésre állt volna. Már az oxigént termelő fotoszintézis előtt megjelenhetett ez a képesség, sőt a fotoszintézisben kulcsszerepet játszó gének kifejlődését is elősegítette.

Új módszert dolgoztak ki

A kutatás szerint a ma élő baktériumok közös őse körülbelül 4,4-3,9 milliárd éve élt a föld legkorábbi időszakaiban. A főbb baktériumtörzsek ennél később, 2,5-1,8 milliárd éve jelentek meg, amikor a bolygó légköre és környezete jelentősen változott. Sok ma ismert baktériumcsalád pedig nagyjából 0,75-0,6 milliárd éve alakult ki az állati és növényi élet megjelenésével párhuzamosan.

A kutatók egy új módszert dolgoztak ki, ami a genetikai, fosszilis és geokémiai adatok együttes elemzésére épül. Ez a megközelítés segít jobban megérteni az élet korai evolúcióját, különösen azoknál a mikrobáknál, amelyekről nem maradtak fenn fosszíliák. A módszer más mikroorganizmusok más tulajdonságainak vizsgálatára felhasználható a jövőben.

(HUN-REN)