Een onderzoeksteam van de Faculteit der Natuurwetenschappen van de Karlova Universiteit heeft een zeldzame eencellige organisme ontdekt met een unieke celstructuur, genaamd Solarion arienae. Deze soort, samen met enkele andere minder bekende protozoaire lijnen, vormt een nieuwe eukaryotische supersgroep (rijk) die Disparia wordt genoemd. Solarion heeft kenmerken behouden waarvan eerder werd aangenomen dat ze al lang verloren waren, en biedt zo een ongekend inzicht in de biologie van vroege eukaryote cellen, zoals blijkt uit een studie gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Nature.
De microscopische protozoa Solarion arienae is bescheiden, nauwelijks beweeglijk en slechts enkele micrometers groot. Het werd gevonden in laboratoriumculturen van zee-flagellaten op de afdeling zoologie van de Faculteit der Natuurwetenschappen aan de Karlova Universiteit. Vanwege zijn kleine formaat is het lange tijd over het hoofd gezien, totdat grotere flagellaten in de cultuur stierven. Pas door deze gelukkige toevalligheid werd het “zichtbaar”, en de onverwachte ontdekking bleek wetenschappelijk baanbrekend te zijn.
Wetenschappers van de Karlova Universiteit, geleid door Ivan Čepička en Marek Valt, en hun Amerikaanse collega’s hebben, door middel van genomesequencing en uitgebreide fylogenomische analyses, vastgesteld dat Solarion tot geen enkele eerder ontdekte hoofdlijn van eukaryoten behoort. Tot nu toe is alleen één naaste verwant bekend, de vreemde protozoa soort Meteora sporadica. Samen vormen ze een nieuwe stam die, samen met protozoa uit de stammen Provora en Hemimastigophora, de nieuwe eukaryotische supersgroep Disparia samenstelt. Ondanks dat er vandaag de dag slechts enkele soorten van Disparia bekend zijn, is het een oude evolutionaire lijn waarvan de huidige vertegenwoordigers relicten van vroegere diversiteit kunnen zijn.
Levende fossiel
Solarion komt bijna niet voor in wereldwijde databases van milieudna, ondanks dat wetenschappers meer dan 1,8 petabyte aan metagenomische gegevens hebben doorzocht. Toch is het meerdere keren gevonden in sequentiële gegevens verkregen uit monster van zeebodem van verschillende delen van de wereld. Het lijkt er dus op dat het een evolutionaire lijn is die wereldwijd wijdverspreid is, maar overal zeer zeldzaam is. Deze ontdekking benadrukt het belang van kweekmethoden bij de studie van microbieel eukaryotisch leven en de noodzaak om nog niet goed onderzochte omgevingen te bestuderen.
Solarion valt op door zijn unieke uiterlijk (indien al zichtbaar gezien zijn minuscule grootte). Het verschijnsel is het vaakst te zien in de vorm van immobiele “zonnige” cellen, waaraan aan alle kanten steeltjes met celestiosomen uitsteken. Deze unieke organellen dienen om bacterieel prooi te vangen en hun structuur is gedetailleerd in beeld gebracht met behulp van 3D-elektronenmicroscopie.
Solarion creëert in zijn levenscyclus ook veel zeldzamere beweeglijke flagellate cellen, die ook een uniek uiterlijk hebben en niet verward kunnen worden met enige andere eukaryotische organismen.
Het meest interessante aan Solarion zijn zijn mitochondriën, de cellulaire organellen die ontstaan zijn door de vroegere opname van een prokaryote voorouder en die de energieproductie voor de cel waarborgen. Volgens wetenschappers heeft Solarion het gen secA behouden, een zeldzame overblijfsel van een oud systeem voor eiwitoverdracht afkomstig van de bacteriële voorouder van mitochondriën. Dit gen is bij bijna alle hedendaagse eukaryoten verdwenen, waardoor Solarion behoort tot enkele levende eukaryotische organismen die deze originele moleculaire uitrusting nog steeds hebben. Bovendien bevatten zijn mitochondriën een uitzonderlijke combinatie van genen, wat een unieke kans biedt om de metabolische capaciteiten van de mitochondriën van de laatste gemeenschappelijke voorouder van eukaryoten te reconstrueren.
De hoofd auteurs van de studie, Ivan Čepička en Marek Valt, benadrukken het belang van deze ontdekking: “Solarion is een opmerkelijke herinnering aan hoe weinig we nog steeds weten over de diversiteit van microbieel leven. De ontdekking van zo’n evolutionair diepe lijn – in wezen een levend fossiel – toont aan dat essentiële delen van het verhaal van eukaryoten verborgen blijven op plaatsen die we zelden onderzoeken. Dit organisme stelt ons in staat om een kijkje te nemen in een zeer oud hoofdstuk van cellulaire evolutie, dat we voorheen alleen indirect konden reconstrueren.”
