أظهرت العتائق الأسجاردية والبكتيريا اتصالًا مباشرًا لأول مرة، مما أدى إلى خلق سلف لجميع الحيوانات والنباتات

يعد أصل حقيقيات النوى (الكائنات ذات الخلايا المعقدة، بما في ذلك البشر) أحد المشاكل الرئيسية في علم الأحياء التطوري. يُعتقد أنه منذ حوالي ملياري عام، دخلت إحدى العتائق القديمة في تكافل مع بكتيريا، والتي تطورت بعد ذلك إلى الميتوكوندريا. العتائق الأسجاردية الحديثة هي أقرب الأقارب الأحياء لهذا الجد. لقد وجد الباحثون بالفعل جينات للهيكل الخلوي حقيقي النواة وعمليات طويلة فيها، مما يشير إلى ارتباطها بالبكتيريا الشريكة. ومع ذلك، فمن الصعب جدًا تنمية هذه الميكروبات في شكلها النقي. لذلك، حتى الآن، لم يتمكن علماء الأحياء من رؤية اتصال مباشر بين العتائق الأسجاردية والبكتيريا. أخذ مؤلفو الدراسة، التي نشرت في مجلة Current Biology، عينات من الحصائر الميكروبية شديدة الملوحة في خليج القرش في غرب أستراليا. يعد هذا النظام البيئي بمثابة نظير حديث للمجتمعات الميكروبية على الأرض التي كانت موجودة منذ أكثر من ملياري عام. لمدة خمس سنوات، قام الباحثون بزراعة الكائنات الحية الدقيقة في بيئة خالية من الأكسجين، مما أدى تدريجيًا إلى زيادة نسبة العتائق المستهدفة في المزرعة إلى 89%. تمت تسمية الجنس والأنواع الجديدة باسم Nerearchaeum marumarumayae (الاسم المحدد مستعار من لغة قبيلة Mulgana الأسترالية المحلية ويعني “المنزل القديم”). وكان رفيقها الدائم في الثقافة هو البكتيريا المختزلة للكبريتات Stromatodesulfovibrio nilemahensis. ولدراسة تشريحها، قام علماء الأحياء بتجميد الميكروبات وتحليلها باستخدام التصوير المقطعي بالإلكترون المبرد. أتاحت هذه الطريقة إنشاء نماذج خلايا ثلاثية الأبعاد بدقة نانومترية. وبالتوازي، فك الباحثون رموز الجينوم الكامل لكلا الكائنين وطبقوا خوارزميات الذكاء الاصطناعي (AlphaFold 3) للتنبؤ ببنية بروتيناتهم. تبين أن الاتصال بين الخلايا الأثرية والخلايا البكتيرية كان في اتجاهين. يبدو الأمر كما يلي: تمتد خيوط البروتين الرفيعة (الألياف) من الجسم المستدير لـ Archaea Nerearchaeum، حيث تتدلى سلاسل الحويصلات الغشائية (الحويصلات) في مجموعات. في الجينوم الأثري، وجد علماء الأحياء بروتينات مجمع ESCRT المسؤولة عن تشوه الغشاء – متجانسات من نفس البروتينات التي تعمل في الخلايا البشرية. وهكذا، فإن العتائق تعمل على فقاعات قشرتها بشكل فعال وتزيد مساحة سطحها عدة مرات. تعمل البكتيريا الشريكة بشكل مختلف. وأظهر تحليل النموذج ثلاثي الأبعاد أن البكتيريا تشكل أنابيب نانوية مستقيمة بين الخلايا بسمك 8.1 نانومتر. في قاعدة كل أنبوب من هذا القبيل، يتم تثبيت مركب بروتيني خاص في الغشاء البكتيري. تعبر الأنابيب النانوية البكتيرية الفضاء بين الخلايا وتلتصق بالغشاء العتائي أو تلتصق بسلاسله الحويصلية، مما يخلق جسور اتصال صلبة. وأوضح تحليل الجينوم سبب هذا الاندماج المعقد – التركيب (تبادل المنفعة المتبادلة). تقوم العتائق بتكسير السكريات والأحماض الأمينية والدهون، وتطلق الهيدروجين والأسيتات والكبريتيت. تأخذ البكتيريا هذه المنتجات عبر القنوات بين الخلايا للحصول على الطاقة، وفي المقابل تزود العتائق بالفيتامينات والأحماض الأمينية المفقودة، والتي لا تستطيع تصنيعها بنفسها. داخل العتائق نفسها، كشفت المجاهر عن أنابيب سيتوبلازمية واسعة وكبسولات بروتينية نانوية خاصة، يخفي داخلها الميكروب الحديد السام لحماية حمضه النووي من الإجهاد التأكسدي. على سطح العتائق، وجد علماء الأحياء أيضًا بروتينات لاصقة عملاقة تعمل كفيلكرو مادي للالتصاق بغشاء حيوي كثيف. إن المحاذاة المتعاقبة للحويصلات الغشائية وربط الأنابيب النانوية توضح بوضوح بنية التعايش بين الأنواع في فجر التطور. لم تنشأ الخلية حقيقية النواة نتيجة الامتصاص السريع لبكتيريا من قبل أخرى. طورت العتائق الأسجاردية بنية تحتية غشائية معقدة سمحت للبكتيريا المتكافلة بمد خطوط أنابيب إليها لتبادل المواد في الظروف الضيقة للحصائر الميكروبية القديمة.