Reklama
Polityka_blog_top_bill_desktop
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot1
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot2
niedowiary - blog (szalonych) naukowców niedowiary - blog (szalonych) naukowców niedowiary - blog (szalonych) naukowców

27.11.2018
wtorek

Prawie nowe nadkrólestwo

27 listopada 2018, wtorek,

Czytelnicy naszego bloga pewnie już wiedzą, że dokonano kolejnego rewolucyjnego odkrycia, które przetasuje drzewo życia. Odkryto zupełnie nowe organizmy tak odmienne, że trzeba im wydzielić nadkrólestwo. Tak wynika z chwytliwych nagłówków, a czy to prawda? I tak, i nie. Ale zacznę od początku.

Od początku XIX w. dla biologów jest jasne, że podział organizmów na dwa królestwa – roślin i zwierząt – jest niewystarczający. W połowie tego wieku kilku naukowców, z których najbardziej znany jest Haeckel, proponowało utworzenie trzeciego, trochę pomiędzy, a trochę u podstaw dwóch królestw tradycyjnych. Nieco później przeważyła opcja, żeby jednak mimo oczywistych problemów próbować trwać przy dwóch królestwach, ale po stu latach zaczęła się coraz bardziej chwiać i teraz jest jasne, że królestw jest więcej.

Gdy już raz się przełamano i podniesiono do rangi królestw bakterie, pierwotniaki i grzyby, raz poruszony stos taksonomiczny zaczął się chwiać i rozpadać. Sztuczność taksonu protistów była tak jawna, że było jasne, że będzie wymagał rewizji. Roboczy podział na protisty roślinopodobne, grzybopodobne i zwierzęcopodobne także. W systemie tym zaczęto przesuwać taksony z królestwa do królestwa. Już na początku lat 80. XX w. (kiedy w szkołach wciąż obowiązywała wersja dwukrólestwowa) Cavalier-Smith zaproponował formalny podział protistów na dziewięć królestw, z opcją połączenia niektórych i obniżenia im rangi do podkrólestwa. Z czasem, być może widząc, jak łatwo kolejne badania podważają wyniki poprzednich, czy może nie tyle podważają, ile pokazują nowe, nieznane dotąd powiązania i podziały, uznał, że zasadniczo protisty można podzielić na Protozoa i Chromista. Podział ten nie odzwierciedla złożoności linii ewolucyjnych, ale pozwala na pewne ogarnięcie sprawy.

Nie wszyscy specjaliści od taksonomii protistów się z tym zgadzają i na początku naszego wieku zaproponowali zupełnie nową taksonomię. Ranga królestwa tak się zżyła z roślinami, zwierzętami, a od pół wieku grzybami, że już nie ma sensu z niej rezygnować. Za to trzeba przyjąć nową kategoryzację na poziomie wyższym, tak by królestwa zwierząt i grzybów można było zaliczyć do innego wspólnego taksonu, niższego jednak niż domena (lub cesarstwo) eukariontów. Taką rangę nazwano supergrupą i najpierw zaproponowano ich sześć. My (zwierzęta) i grzyby to Opisthokonta (o tym pokrewieństwie już wspominałem), podręcznikowa ameba i śluzowce to Amoebozoa, rośliny (z krasnorostami) to Archaeplastida, eugleny, świdrowce i rzęsistki to Excavata, inne ameby to Rhizaria i wreszcie Chromalveolata, obejmujące pantofelki, okrzemki, brunatnice itd.

Czołową postacią tej grupy taksonomów stał się Alastair G.B. Simpson. Jego zespół od tego czasu bierze próbki genetyczne z kolejnych organizmów, głównie protistów, i tworzy na ich podstawie linie filogenetyczne. W ten sposób Amoebozoa i Opisthokonta można połączyć w takson Amorphea (lub Unikonta), Chromalveolata i Rhizaria w takson Sar. Nowe próbki pokazują, że pewne dotychczasowe powiązania okazują się słabe, a objawiają się silniejsze nowe. W ten sposób niektóre z pierwotniaków kilka lat wcześniej wiązanych z Excavata powiązano z Amorphea i teraz np. ludzie są nie tylko w Opisthokonta i Amorphea, ale też w taksonie pomiędzy nimi – Obazoa. Itd. itd. Niektóre z tych nazw są już tylko akronimami – Sar to Stramenopilae+Alveolates+Rhizaria, Obazoa to Opisthokonta+Breviatea+Apusozoa. W takich przypadkach nie ma żadnych podobieństw morfologicznych, nawet tak subtelnych jak szczegóły wici (o których kiedyś pisałem). Nowe badanie zespołu Simpsona – nowe przetasowanie w supergrupach, nowa publikacja w prestiżowym piśmie i liczne cytowania.

To, co napisałem wyżej, wydaje się skomplikowane? Niesłusznie, bo to silne uproszczenie. Od dawna zdarza się, że są organizmy niepasujące do schematów. Np. kolczatka i dziobak. Niby ssaki, ale inne. Ich linia jest równoważna linii obejmującej wszystkie inne ssaki – torbacze i łożyskowce. No i ma swoją nazwę – stekowce. Rząd stekowców jest rzędem, więc jest w zasadzie równoważny np. rzędowi naczelnych czy nietoperzy. Tyle że naczelne i nietoperze poniżej gromady ssaków tworzą podgromadę łożyskowców. Żeby zachować hierarchię, stekowce muszą też należeć do jakiejś podgromady. Zatem są one (współcześnie) jedynymi członkami podgromady prassaków lub ssaków jajorodnych.

Ze ssakami nie jest tak trudno. Gorzej z różnymi „pierwotniakami” czy grzybami, które wydają się też nie pasować do systemu. Tych drugich kiedyś było tak dużo, że utworzono sztuczny takson „grzyby niedoskonałe”, gdzie wrzucano takie gatunki, o których było wiadomo, że są grzybami, bo mają morfologię i fizjologię jak bezpłciowe formy grzybów workowych lub podstawkowych. W miarę rozwoju wiedzy czasem udało się takiego grzyba niedoskonałego przyłapać na rozwinięciu podstawek lub worków i zaliczano do odpowiedniej grupy. Obecnie zaś udaje się czasem dopasować DNA takiego niedoskonałego grzyba do DNA gatunku znanego skądinąd (stąd czasem zmiany na liście gatunków grzybów to wcale nie dodawanie nowych, tylko synonimizowanie starych).

Dopóki się jednak nie udaje tego zrobić, dla takich gatunków przyjmuje się status incertae sedis – miejsce niepewne. Nie powinno być zaskoczeniem, że wśród organizmów jednokomórkowych, nie tylko grzybów, ale też glonów i pierwotniaków, takich gatunków trochę jest. Czasem udaje się znaleźć kilka gatunków dość podobnych do siebie, ale razem niepodobnych do reszty. Wtedy łączy się je w rodzinę, ale rodzina nadal jest incertae sedis. Takim gatunkiem jest Spironema multiciliatum, pierwotniak odkryty w glebie jeszcze w latach 80. XIX w. Wtedy nie było wielkich problemów – pierwotniak ten ma wici, więc zaliczono go do wiciowców.

Sto lat później (w 1988 r.) wiedziano już, że wiciowce to takson sztuczny, a właśnie odkryto w glebie innego pierwotniaka, nieco podobnego. Nazwano go Hemimastix amphikineta i włączono do rodziny Spironemaceae. Skoro sobie przypomniano o tej rodzinie, trzeba było ją gdzieś umieścić. Pewne cechy przypominają eugleniny, pewne orzęski, a inne ameby. Odkrywcy rodzaju Hemimastix uznali, że rodzina jest tak unikatowa, że należy dla niej utworzyć nowy rząd Hemimastigida, siłą rzeczy rząd ten jest unikatowy, więc dla niego nowa gromada to Hemimastigea, a gromada jest tak unikatowa, że dla niej utworzony nowy typ Hemimastigophora. W 1988 r. już istniały pomysły Cavalier-Smitha, ale odkrywcy uznali, że nie będą próbowali przyporządkować nowego typu do żadnego z królestw innych niż po prostu Protista. I tak powołano do istnienia naukowego typ incertae sedis Hemimastigophora. Incertae sedis, a więc nie eugleniny, nie orzęski, nie jakiekolwiek królestwo czy podkrólestwo inne niż już wtedy uważane za sztuczne Protista.

Co prawda były pomysły, żeby do czegoś tę linię włączyć. Sami odkrywcy, Wilhelm i Ilse Foissnerowie, w artykule pięć lat późniejszym, odkrywszy kolejne gatunki spironemy i innych rodzajów, sugerowali wspólnego przodka z eugleninami. Cavalier-Smith zaś określił Hemimastix jako prawdopodobnie należące do Cercozoa (taksonu ameb w obrębie Rhizaria). Wiemy jednak, że podobieństwo w wyglądzie może mylić, o czym pisał kiedyś Marcin Nowak. Zatem tak naprawdę cały czas Hemimastix, Spironema i ewentualnie jacyś ich krewni (np. Stereonema) byli uważani za linię o niejasnym statusie, być może z niczym innym niespokrewnioną. Grupę incertae sedis, co do pewnego stopnia przecież jest równoznaczne ze sui generis.

Z pierwotniakami jest ten problem, że niektóre całkiem łatwo się hoduje, a niektórych nie. Rodzina Spironemaceae jest przywiązana do siedliska glebowego, rzadziej wodnego. Nic mi nie wiadomo, żeby jej przedstawiciele byli szczególnie liczni. Przez pewien czas wydawało się, że żyją tylko na kontynentach dawnej Gondwany. Później znajdowano ich jednak i na kontynentach Laurazji. W każdym razie pewnie nie było zbyt łatwo zdobyć wystarczająco dużo materiału genetycznego, żeby zrobić porządne analizy. Aż do niedawna. Na Uniwersytecie Dalhousie w kanadyjskim Halifaksie działa Simpson Lab. Tak, prowadzone właśnie przez tego Simpsona. Jedna z jego doktorantek, Yana Eglit, w próbkach gleby pobranych wcale nie z odległych regionów pogondwanowych, tylko praktycznie spod laboratorium (dokładnie z lasu przy trasie turystycznej Bluff Wilderness) znalazła parę różnych gatunków pierwotniaków, wśród których dwa okazały się nieznane.

Eglit i drugi doktorant, Gordon Lax, pod kierunkiem Simpsona zaczęli je analizować mikroskopowo i molekularnie – i okazało się, że oba gatunki należą do Spironemaceae. Jeden do rodzaju Hemimastix, drugi Spironema. Ten pierwszy udało się hodować w probówce, karmiąc protistem Spumella, również występującym w próbkach gleby (jeśli dobrze rozumiem, drugiego nie hodowano nie tyle dlatego, że się nie da, ile dlatego, żeby najpierw skupić się na jednym, a drugim zająć w kolejnych badaniach) i opisać na tyle, że opis spełnia wymogi autorstwa nowego taksonu. Nazwano go Hemimastix kukwesjijk, a autorami są Eglit i Simpson. Epitet gatunkowy jest zdrobnieniem nazwy włochatego stwora z mitologii nowoszkockich Indian. Pewnie dlatego, że jedną z cech Hemimastigophora jest ich dość obfite pokrycie wiciami w dwóch rzędach, a ten ma ich więcej niż pierwszy znany gatunek tego rodzaju.

Tak więc okazało się, że przedstawiciele Hemimastigophora wcale nie są tak rzadcy i egzotyczni, jak się dotąd wydawało. To oczywiście materiał na publikację, ale niestety, nie na publikację w „Nature”. Nowe gatunki są odkrywane stosunkowo często. Odkrycie, że wcale nie są ograniczone do Gondwany, jest ciekawe, ale też nie na najwyższą półkę. Udana hodowla gatunku drapieżnego, któremu nie wystarczy dać trochę wody i światła, nie jest codziennością, ale też nie jest najbardziej spektakularna.

Simpson Lab jednak nie jest placówką specjalizującą się po prostu w poszukiwaniu i hodowli pierwotniaków. Dziś takie placówki muszą zajmować się także analizami molekularnymi (w Warszawie, gdzie bada się m.in. eugleniny, też tak jest). Udało się wyizolować trochę rybosomalnego RNA i poddano analizom porównawczym z innymi danymi. Wbrew temu, co czasem jest prezentowane, z takich analiz rzadko wychodzą dendrogramy oczywiste i jednoznaczne. Jedna z możliwych interpretacji wyników jest taka, że linia Hemimastigophora jest nieco spokrewniona z supergrupą Sar (ale tylko nieco, będąc od niej odrębna, a nie w jej obrębie, jak sądził Cavalier-Smith). Druga, zdaniem Simpsona bardziej uzasadniona, że pokrewieństwo to jest bardziej odległe. Nadal bliżej im do Sar niż choćby naszej linii Amorphea, ale także euglenin (wbrew wizji Foissnerów), ale to już tak głęboko wstecz sięgające pokrewieństwo, że zdecydowanie pozwalające na nadanie Hemimastigophora rangi nie tylko typu, ale czegoś powyżej królestwa. To już jest temat dla pisma formatu „Nature”, zwłaszcza gdy trochę go zareklamować jako odkrycie nowych korzeni drzewa eukariontów (choć przyznaję, że tym razem nie jest tak, że sensację robi się z odkrycia koła).

W gąszczu nazw grup typu Amorphea, Cercozoa, Rhizaria itd. próba utrzymania porządku hierarchicznego jest skazana na niepowodzenie. Czasem autorzy podręczników czy baz taksonomicznych próbują coś takiego robić, ale sami badacze zwykle pozostają przy wymienianiu taksonów w kolejności, ale bez nadawania im rang. Autorzy pracy ujawniającej wyżej opisane wyniki twierdzą po prostu, że Hemimastigophora maja rangę wyższą niż królestwo i nazywają je supergrupą równoważną Opisthokonta czy Archaeplastida.

Tak więc w istocie zaproponowano wyróżnianie wśród supergrup czy innego rodzaju nadkrólestw kolejnej. Zaproponowano, żeby na drzewach życia eukariontów ta linia miała zaczepienie blisko podstaw. Jednak nie jest to tak, że zaproponowano coś zupełnie nieoczekiwanego i nowatorskiego. Linia Hemimastigophora od czasu zdefiniowana 30 lat temu była uważana za odrębną i teraz tylko postawiono kropkę nad i. Owszem, po drodze były spekulacje – ale właśnie tylko spekulacje – że linię tę kiedyś się pewnie włączy do jakiejś innej, bardziej znanej grupy. Spekulacje te teraz rozwiano (czy ponad wszelką wątpliwość? poczekamy, zobaczymy). Gatunków, rodzajów czy rodzin incertae sedis trochę jeszcze chyba jest (przyznaję, nie śledzę sprawy tak dokładnie, żeby wskazać przykłady). One po prostu w wielu drzewach życia nie są pokazywane, żeby nie mącić obrazu. Jak kiedyś pisałem, tam się pokazuje dobrze umocowane gałęzie, nie luźne gałązki. Zwykle jakoś się je w końcu udaje przyporządkować, ale czasem nie – i trzeba przyznać im wysoką rangę, jak się stało tym razem.

ilustracja: Ernst Johann Lemmermann, domena publiczna (Spironema multicilliatum)

  • Gordon Lax, Yana Eglit, Laura Eme, Erin M. Bertrand, Andrew J. Roger, Alastair G. B. Simpson (2018) Hemimastigophora is a novel supra-kingdom-level lineage of eukaryotes Nature doi:10.1038/s41586-018-0708-8
Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_mobile
Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_desktop

Komentarze: 13

Dodaj komentarz »
  1. Nie doczytalem do konca. Nie bede sie katowal tym tekstem.

    Slawomirski

  2. Spora część omawianych problemów jest tworzona przez zastosowanie linneuszowskiego rangowego systemu klasyfikacji. Zastosowanie samej kladystyki powoduje, że one nie istnieją.

  3. No ale New deeply rooted clade brzmi mniej chwytliwie w tytule niż New Supra-Kingdom 😉

  4. Reklama
    Polityka_blog_komentarze_rec_mobile
    Polityka_blog_komentarze_rec_desktop
  5. A jak nazwiemy nowego czlowieka GMO po lacinie i do jakiej grupy bedzie nalezal?

  6. Nie ma żadnego nowego gatunku człowieka, iżby go trzeba było nazywać.

  7. Tak to jest kiedy usiłuje się z całą mocą wtłoczyć koło w kwadrat. Albo inaczej: System klasyfikacji jest dyskretny czyli zero-jedynkowy (należy nie należy) a mnie się wydaje, że życie ma rozkład ciągły i przejścia między gatunkami są po prostu ciągłe i na dodatek nieliniowe, czyli raz tak a raz siak. Oczywiście można to wyrazić mądrze i naukowo tylko po co.
    I jeszcze jedno, głównym problemem wydaje się być drzewo genealogiczne z czasów Linneusza, na dodatek z obrazkiem do powieszenia na ścianie. Tymczasem jeśli już jako drzewo to jak rzeczywiste albo jak system korzeniowy: we wszystkie strony, wielowymiarowo. I jeszcze jeden fatalny wniosek, który wynika wprost z kształtu drzewa: Jeżeli gałęzie się rozdzieliły to nie ma już powrotu. A może jednak i gałęzie mogą się ponownie łączyć?

    To takie uwagi laika, bez pretensji do prawdy.

  8. no dobrze, ale precedens juz jest o ktorym pisze m.in Hartman 😉
    Przedstawicielki GMO-nicus-Sapiens wlasnie sie urodzily i maja zmodyfikowane geny-> odpornosc na cholere HIV itd.
    Jak traktowac ten fakt? Sztuczna mutacja czy rozpoczecie nowej galezi w drzewie czlowieka?
    Pytanie moze bez sensu ale fakt sukcesu w eksperymentu intrygujacy.

  9. …albo lepiej Homo-Gemonicus?

  10. @ZWO
    Linneusz już imo nie wystarcza, sam to wyżej pisałem. Łączenie się gałęzi to u bakterii.

    @R.S.
    Modyfikacje genetyczne to nic nowego. Człowiek lubi sie czuc wyjątkowy, ale biologicznie takie pretensje są nieuzasadnione.

  11. Z innej beczki, poniewaz dyskutujemy czasem o hydrologii, klimacie itd:
    Czy redakcja kogos wysyla do Katowic – to chyba blisko 🙂

    On December 2nd 2018, representatives from 196 countries will gather in the former coal mining town of Katowice, in southern Poland, for the 24th Conference of the Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change, also known as COP24.

  12. Wbrew pozorom, blogosfera Polityki i redakcja Polityki to byty nie tak bliskie. Tzn. – niektórzy blogerzy są jednocześnie dziennikarzami, ale my, obecnie tu piszący, jesteśmy ze spółdzielnią Polityka związani i z rzadka ma to jakieś objawy w świecie realnym, ale tak naprawdę nie mamy pojęcia, kto z centrali jedzie robić reportaże.

  13. @R.S.

    Przy pomocy narzędzia do edycji genów CRISPR/Cas edytowano jeden gen (co nie znaczy, że go usunięto, jak podały niektóre dzienniki), a konkretnie kodujący receptor, który wykorzystuje HIV. W populacji występuje wersja tego genu, która chroni przed możliwością infekcji HIV. I to właśnie edycji do tego wariantu wykonano, w momencie zapłodnienia IVT. Innymi słowy Homo sapiens z wariantem Delta 32 genu CCR5.

  14. @Blog szalonych naukowców
    Drogi kolego(-dzy), akurat konferencja pewnie by i pasowala red. Bendykowi. Ale on cos niemrawy i malo rozmowny i w dodatku na miejscu.

    Jestem przekonany [ niepoprawnym optymista jestem czasem, szczegolnie po wytepieniu termitow 🙂 ], ze jakbyscie zalozyli konto na Pay-Pal pod ajkims szlachetnym celem, to kilka osob aktywnych z tego blogu by sie zrzucilo, aby ktos z Panow wsiadl w Pendolino i do tych Katowic dojechal!
    Wedlug mnie jestescie najbardziej rozsadnym interaktywnym i przyjemnym blogiem i to sie ceni!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    @Koledze Przymskiemu dziekuje!
    Ostatnie eksperymenty w pracowni chemii organicznej robilem w roku 1978, udalo mi sie nawet przekonac asystenta prowadzacego aby mi dal zrobic samodzielna synteze. Zaryzykowal – o smrodzie jaki wyprodukowalem pamietala cala chemia na Pastera przez lata 🙂
    Dlatego przerzucilem sie na rodniki dwuatomowe.

    Bardzo bym chcial poczytac jak CRISP/Cas sie technicznie robi.
    Gdzie ciac i jak podstawiac i miec pewnosc, ze podstawienie zaszlo tam gdzie trzeba.

    To ile potrzeba aby dojechac z Warszawy na te konferencje?

css.php