Diep in stromatolieten, eeuwenoude rotsachtige structuren opgebouwd door microben, hebben onderzoekers iets vastgelegd dat nog nooit eerder is gezien: een Asgard-archaeon dat fysiek verbonden is met een bacterie en materialen uitwisselt via minuscule buisachtige verbindingen. De ontdekking, gepubliceerd in Current Biology, biedt een direct visueel bewijs voor een van de grootste onbeantwoorde vragen in de biologie: hoe eenvoudige cellen voor het eerst hun krachten bundelden om complex leven te creëren.
Een partnerschap bevroren in de tijd
Stromatolieten en hun naaste verwanten, microbiële matten, zien eruit als donkere, onopvallende rotsen. Maar in werkelijkheid zijn het dichte, gelaagde gemeenschappen van microben die al miljarden jaren bestaan. Lang voordat dieren of planten verschenen, hielpen deze formaties bij het produceren van een deel van de vroegste zuurstof in de atmosfeer van de aarde. Vandaag de dag groeien ze nog steeds in Shark Bay, een UNESCO-werelderfgoedlocatie in West-Australië. Monsters die daar zijn verzameld, leidden een team van UNSW Sydney, de University of Technology Sydney en de University of Melbourne tot het isoleren van een lid van de Asgard-archaea, een groep microben die wordt beschouwd als nauwe verwanten van de voorouders van eukaryoten, het celtype waaruit alle planten en dieren, inclusief mensen, bestaan.
Het onderzoeksteam, geleid door universitair hoofddocent Brendan Burns, evolutionair microbioloog aan UNSW Sydney, ontdekte dat deze Asgard-archaeon in nauwe associatie leefde met een ander organisme. De twee microben waren verbonden door extreem dunne, buisachtige structuren die nanobuisjes worden genoemd. Via deze verbindingen leken de microben voedingsstoffen en andere verbindingen uit te wisselen. Dit is het eerste directe visuele bewijs van een Asgard-archaeon dat op deze manier fysiek interacteert met een bacterie.
Een lang bestaande theorie krijgt nieuwe steun
Decennialang hebben biologen voorgesteld dat de eerste complexe cel ontstond uit een intiem partnerschap tussen een oud archaeon en een bacterie. De theorie stelt dat het ene organisme uiteindelijk het andere insloot, en die relatie gaf aanleiding tot mitochondriën, de energieproducerende structuren in complexe cellen. Maar direct bewijs van hoe zo'n vroeg partnerschap eruit zou hebben gezien, ontbrak.
De nieuwe beelden bieden een mogelijk model voor dat eeuwenoude gebeuren. "Dit zou een klein model kunnen zijn voor hoe dit soort partnerschappen begonnen en uiteindelijk eukaryoten vormden," zei Burns. De ontdekking suggereert dat stromatolieten, al bekend als een wieg van vroeg microbiële leven, mogelijk ook aanwijzingen bevatten voor hoe complex leven voor het eerst ontstond.
Jaren van geduldig laboratoriumwerk
Om dit punt te bereiken was niet eenvoudig. Genetische sequencing had aangetoond dat het DNA van de organismen in de monsters aanwezig was, maar het kweken van de microben in het laboratorium kostte jaren van inspanning. Het team slaagde uiteindelijk, waardoor ze het partnerschap direct konden observeren. De bevinding bewijst niet dat deze exacte relatie leidde tot complexe cellen, maar het biedt een zeldzame, tastbare glimp van een proces dat miljarden jaren geleden kan hebben plaatsgevonden.
Stromatolieten lijken dus niet alleen overblijfselen uit het verre verleden van de aarde te zijn. Ze zijn nog steeds actieve laboratoria waar eeuwenoude biologische processen zich vandaag de dag mogelijk afspelen. Door deze levende fossielen te bestuderen, komen wetenschappers dichter bij het begrijpen van hoe de sprong van eenvoudig naar complex leven werd gemaakt.
