חוקרים משבדיה מדווחים כי גילו את האבות הקדומים של כל היצורים המורכבים בעלי גרעין תא – וקראו להם על שם האלים מהמיתולוגיה הנורדית

בראשית, או קצת לאחר מכן, בראו האלים השוכנים באסגרד את בני האדם – כך מספרת המיתולוגיה הנורדית העתיקה. עתה, בזכות מחקר שהובילו מדענים מאוניברסיטת אופסלה בשבדיה, נוסף לסיפור הזה גרעין של אמת. החוקרים, בראשות טאיס אטמה (Ettema), זיהו קבוצה גדולה של ארכאונים – יצורים חד-תאיים זעירים המזכירים באופן שטחי חיידקים, שקרובה לאב הקדמון של כל היצורים המורכבים – בעלי הגרעין (אֵיקריוטים). השם שהעניקו לקבוצה הזאת הוא... אסגרד.

היצורים האֵיקריוטיים כוללים אותנו ואת כל האורגניזמים הגדולים שסביבנו – בעלי החיים האחרים, הצמחים, הפטריות – וגם כמה יצורים חד-תאיים. בעוד שתי קבוצות הענק של חסרי הגרעין – על-ממלכת החיידקים ועל-ממלכת הארכאונים – כוללות רק אורגניזמים חד-תאיים פשוטים יחסית, חברי הקבוצה השלישית, על-ממלכת האיקריוטיים, מורכבים למדי. התאים שלהם גדולים ובעלי גרעין, שהוא מבנה מוקף בקרום שבתוכו ארוז החומר התורשתי. בנוסף קיימים בהם מבנים נוספים המוקפים בקרום משלהם, מעין "מכונות" קטנות בעלות תפקידים שונים. המבנים האלה פועלים כמו איברים זעירים של התא ולכן מכונים אברונים. כמו כן יש לתאים הללו שלד תא משוכלל שנותן לתא את צורתו ומשמש בין השאר כמערכת הובלה.

אך מה הקשר בין האֵיקריוטים המורכבים לאסגרד?

על פי העדויות הקיימות כיום, מקור האֵיקריוטים במיזוג שהתרחש לפני כמיליארד וחצי שנים בין חיידק לארכאון. החיידק חדר בדרך כלשהי לתוך ארכאון גדול ממנו, ובמקום למות או להתעכל הוא שרד ואף שגשג. בעקבות המיזוג נוצר שיתוף פעולה מיוחד בין המאכסן לפולש. החיידק סיפק לארכאון אנרגיה עודפת, שאפשרה את הופעתם של מבנים חדשים ושכלולים שלפני כן דרשו יותר מדי אנרגיה. עם הזמן הצטברו השינויים וצאצאי המיזוג הפכו ליצורים חדשים – האיקריוטים. רובם המוחלט נושאים בתאיהם את צאצאיו של אותו חיידק, אברונים הקרויים מיטוכונדריה – ספקי האנרגיה של התא.

הארכאון הקדום

מיפוי הגנום של המיטוכונדריה והשוואתו לזה של החיידקים הקיימים כיום חשף שהמיטוכונדריה, ולכן גם אביהם הקדום, משתייכים לאותה קבוצת חיידקים שאליה משתייכים חיידקי ריקציה וחיידקי וולבכיה – חיידקים החיים בתוך תאים אחרים. כמו המיטוכונדריה, גם הם אינם יכולים להתקיים מחוץ לתא המאכסן שלהם.

אולם עד לאחרונה לא היה ידוע כמעט שום דבר על הארכאון הקדום שהתמזג עם אבי המיטוכונדריה ועל קרובי משפחתו המודרניים. כל זה השתנה בשנת 2015 כשאטמה ועמיתיו זיהו על פי מידע גנטי קבוצה חדשה של ארכאונים. החוקרים העניקו לארכאונים הללו את השם לוקי, מאחר שהם התגלו בדגימות מ"טירתו של לוקי" – נביעת מים חמים בקרקעית האוקיינוס האטלנטי, בין גרינלנד לנורבגיה.

המידע הגנטי הראה שלוקי הם הארכאונים בני ימינו הקרובים ביותר לאֵיקריוטים. כעבור שנה זיהתה קבוצת חוקרים אחרת, על פי מידע גנטי, קבוצת ארכאונים הקרובים ללוקי במשקעים של שפך נהר וייט אוק בצפון קרוליינה. הפעם נקראה קבוצת הארכאונים החדשה על שם אל הרעם הנורדי, תור.

במחקר החדש, שפורסם בכתב העת Nature, שיתפו שתי קבוצות החוקרים פעולה בניסיון למצוא ארכאונים נוספים הקרובים ללוקי ולתור, ולכן גם לאיקריוטים. אטמה ועמיתיו אספו דגימות מטירתו של לוקי, מנהר וייט אוק ומאתרים נוספים: פארק ילוסטון בארצות הברית, מפרץ אורהוס בדנמרק, אקוויפר סמוך לנהר קולורדו בארצות הברית, נביעת מים חמים ליד האי טקטומי ביפן ומעיין חם בניו זילנד. המידע הגנטי שהופק מהדגימות האלו חשף עוד שתי קבוצות קרובות של ארכאונים, שנקראו על שם אבי האלים אודין והאל היימדייל. ארבע הקבוצות הללו מרכיבות יחד קבוצת-על הקרויה אסגרד, על שם מקום מושבם של האלים במיתולוגיה הנורדית.

מיפוי הגנום של האסגרד וניתוחו הראה שאכן היצורים האֵיקריוטיים המורכבים קרובים מאוד לאסגרד בעץ החיים, ואולי הם (אנחנו) אף חלק מקבוצת-העל הזו. ככל הנראה מבין האסגרד בני ימינו, הקבוצה הקרובה אלינו ביותר היא היימדייל.

על פי הממצאים האלה, לאֵיקריוטים ולאסגרד יש אב קדמון משותף. ייתכן גם שהאב הקדמון שלנו, אותו ארכאון שהתמזג עם חיידק קדום, היה אסגרד קדום או לפחות ארכאון קרוב מאוד לאסגרד.

מתאים פשוטים לתאים בעלי גרעין ואברונים. התפתחות החיים המורכבים | איור: Blair Lyons, Stroma Studios
מתאים פשוטים לתאים בעלי גרעין ואברונים. התפתחות החיים המורכבים | איור: Blair Lyons, Stroma Studios

מורכבות גנטית

מבט מעמיק עוד יותר בגנום של האסגרד חשף ממצא מפתיע. לארכאונים הללו יש כמה גנים שעד כה נחשבו ייחודיים לאֵיקריוטים, ואינם קיימים אצל ארכאונים אחרים או בחיידקים. רשימה זו כוללת למשל גנים הקשורים למרכיבים של שלד התא האֵיקריוטי וגנים שקשורים להעברת חומרים בין אברונים בתאים מורכבים. מאחר שהגנים האלה קיימים גם אצל האסגרד וגם אצל היצורים האיקריוטיים, סביר להניח שהם היו גם אצל האב הקדמון המשותף שלהם. כלומר הארכאון האסגרדי הקדום, שלימים התמזג עם חיידק וצאצאיו הפכו ליצורים אֵיקריוטיים מורכבים, כלל מראש את הבסיס הגנטי שאפשר את התפתחותה של המורכבות הזו.

החוקרים סבורים שהאסגרד ואותו אב קדמון אינם מורכבים בהרבה מארכאונים אחרים, ושהמורכבות הגדולה של היצורים האֵיקריוטיים הופיעה רק לאחר שהאב הקדמון שלנו התמזג עם אבות המיטוכונדריה. האנרגיה העודפת שהתקבלה מהמיזוג הזה אפשרה לבסיס הגנטי של האסגרד לבוא לידי ביטוי בצורות שונות וחדשות. בזכות הבסיס הזה התפתחו תאים אֵיקריוטיים גדולים ומורכבים ולבסוף אף הופיעו היצורים הרב תאיים הגדולים שאנו רואים כיום.

אולם כדי לוודא שאטמה ועמיתיו אכן צודקים ושהאסגרד אינם כוללים מבנים מורכבים צריך עדיין לבחון את הארכאונים במעבדה, תחת מיקרוסקופ. כל המידע שנאסף עליהם עד כה מגיע ממיפוי גנטי של דגימות סביבתיות. כדי להסתכל על התאים עצמם החוקרים יצטרכו למצוא דרך לגדל אותם במעבדה – משימה לא פשוטה כלל – ורק אז יוכלו להכיר אותם באופן אינטימי וכך ללמוד עוד על האב הקדמון שלנו ועל מוצא כל החיים המורכבים.