Hazai és bristoli kutatók sikere legkorábbi őseink kutatásában

Az új eredmények az eddigieknél pontosabb megoldást kínál a sejtmaggal rendelkező fejlett élőlények, az eukarióták eredetére is.

Az élővilág fejlődésének egyik alapvető kérdése, hogyan alakultak ki a mai élővilág legnagyobb csoportjai, azaz milyenek az evolúciós törzsfa legkorábbi elágazásai. A biológusok a legnagyobb rendszertani csoportokat birodalmaknak (doméneknek) nevezik. Egyelőre nem eldöntött kérdés, hogy az élővilág három vagy csak két birodalomra osztható. Ez azért fontos, mert a válasszal közelebb kerülhetünk a legfejlettebb földi élőlények, a sejtmaggal rendelkező eukarióták eredetének megválaszolásához. Az eukarióták – az összes mai növény, állat és gomba – kialakulása az evolúció egyik legnagyobb ugrása volt, ami körülbelül 2 milliárd éve következett be – olvasható az mta.hu oldalán.

A vita lezárásához nagy lépést jelent a Nature Ecology & Evolution folyóiratban 2019. december 9-én megjelent cikk, Phylogenomics provides robust support for a two-domains tree of life címmel. Szöllősi Gergely (ELTE TTK, MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomika Kutatócsoport) és Tom Williams (Bristoli Egyetem) közös kutatásainak legújabb eredményei egyértelműen a kétdoménes elméletet támasztják alá.

A kutatók eredményei szerint az eukarióták egy különleges élőlénycsoportból, az úgynevezett archaeákból fejlődtek ki (részletesen lásd a háttéranyagban). Az archaeák a baktériumokhoz hasonlóan prokarióták, azaz sejtmaggal nem rendelkező egysejtű élőlények. Sejtjeik alakja és mérete a baktériumsejtekéhez hasonló, de számos egyedi jellemzőjük van. Az archaeákat szélsőséges környezeti feltételek között – például tengermélyi hévforrásokban – fedezték fel, de ma már ismerünk az emberi bélben, bőrben élő csoportokat is.

A kutatás során több mint 3000, archaeákból és eukariótákból származó géncsaládot vizsgáltak, mindegyiknek elkészítve saját leszármazási vonalát. Bár nem mindegyik géncsalád volt közös a két csoport között, a nagy mennyiségű adat ezt ellensúlyozta. Az adatok ezt követő átlagolásával ugyanolyan az eredményekre jutottak, amilyeneket korábban más módszerekkel – pár tucat ősi, minden élőlénycsoportban biztosan jelen lévő géncsalád vizsgálatával – kaptak.

„Az volt a cél, hogy többféle adathalmazt elemezzünk, illetve az adatok komplexitását jobban reprodukáló elemzési módszereket használjunk. Az eredményeink szerint egyértelműen két domén van” – mondja Szöllősi Gergely, az ELTE TTK Fizikai Intézet Biológiai Fizikai Tanszékének adjunktusa. „Az első eukarióták egy archaea gazdasejt – amely valószínűleg egy tengermélyi hévforrásban élt – és egy baktérium egyesülésével jöhettek létre.”

ELTE-s kutatócsoport a nemzetközi élvonalban
Szöllősi Gergely János 2016-ban nyerte el az Európai Kutatási Tanács (ERC) Starting Grant támogatását, és kutatócsoportját az ELTE Fizikai Intézetében alapította meg („GENECLOCKS” Research Group).

„A kutatócsoport nemzetközi szinten is élvonalbelinek számít, vezető lapokban publikáljuk az eredményeinket. A munkában diákok, doktoranduszok és posztdoktorok is részt vesznek, itthonról és külföldről is. Szívesen fogadjuk a diákokat, érdekes projektekben vehetnek részt, amelyekben lehetőségük van bekerülni a nemzetközi vérkeringésbe is. Már a mesterszakon el lehet érni olyan eredményeket, amelyekkel hazai és külföldi doktori iskolákba is sikerrel pályázhatnak. Általában is igaz, hogy az ELTE számos kutatócsoportja jó útlevelet ad a tudományos világba” – mondja Szöllősi Gergely.

Szöllősi Gergely egy másik kutatócsoportot is vezet, ez a Magyar Tudományos Akadémia Lendület programjának keretében működő MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomika Kutatócsoport. 2017-ben számoltak be egyik legjelentősebb eredményükről: Derényi Imre és Szöllősi Gergely János a Nature Communications folyóiratban közölték világos matematikai modellre alapozott okfejtésüket, mely szerint az evolúció a daganatos elfajulás kockázatát a megújuló szövetek hierarchikus szervezésével, és ezen keresztül a sejtosztódások számának minimumon tartásával igyekszik mérsékelni.