Między nami archeowcami. C’est la vie !

Co kryła bruzdnica

Bruzdnice (Dinoflagellata) to typ jednokomórkowych eukariontów, czyli organizmów posiadających jądro komórkowe, zaliczanych do supergrupy SAR. Dawniej wrzucono by je do worka z napisem „pierwotniaki” albo „protisty”, ale dziś nie wypada tego robić, bo zdajemy sobie sprawę z ogromnej różnorodności eukariontów, do których zresztą my sami też należymy, wraz z całym królestwem zwierząt, stanowiącym tylko jedną z licznych gałęzi innej supegrupy, Amorphea. Bruzdnice, w większości organizmy morskie, są grupą fascynującą. Niektóre z nich (rodzina Warnowiaceae) wytworzyły ocelloid – organellum analogiczne do zwierzęcego oka, z odpowiednikami soczewki i siatkówki. Jego posiadacze aktywnie polują na inne bruzdnice, używając różnych wymyślnych rodzajów broni, na przykład „tłoka”, czyli czegoś w rodzaju wystrzeliwanego przez komórkę harpuna. Inne bruzdnice budują sobie pancerzyki z celulozy. Większość bruzdnic posiada plastydy umożliwiające fotosyntezę, pozyskane w zamierzchłych czasach od endosymbiotycznych krasnorostów.¹

Ale bruzdnice zostawmy sobie na inną okazję. Tym razem ważne jest to, że jedna z nich, nazwana Citharistes regius, została wzięta pod lupę przez grupę badaczy japońskich (Harada et al. 2025). Ściśle mówiąc, zajęli się oni pojedynczym osobnikiem tego gatunku, powielając i sekwencjonując wszelkie DNA, jakie udało się wyodrębnić z jego komórki. Oczywiście było tam DNA samej bruzdnicy, a prócz tego DNA symbiotycznej cyjanobakterii (sinicy) i dwóch gatunków gammaproteobakterii – grupy dobrze poznanej, której przedstawiciele często nawiązują stosunki pasożytnicze lub symbiotyczne z organizmami morskimi. Krótko mówiąc, nic niespodziewanego. Ale w próbce było coś jeszcze: kolisty chromosom będący genomem archeowca.

Na scenę wkracza Sukunaarchaeum

Jeśli ktoś nie pamięta, przypominam, że w roku 1977 Carl Woese i George Fox na podstawie badań rybosomalnego RNA zrewolucjonizowali nasze rozumienie „drzewa życia”, czyli filogenezy wszystkich znanych organizmów komórkowych (wirusy dopiero czekają na na podobny przełom). Organizmy prokariotyczne (bezjądrowe), nazywane wcześniej zbiorowo bakteriami, okazały się dwiema osobnym grupami, które oddzieliły się od siebie niedługo po tym, jak powstały pierwsze prawdziwe komórki. Te dwie grupy to bakterie właściwe (Bacteria) i archeowce lub archeony (Archaea). W 1990 r. zaproponowano na tej podstawie model trzech domen życia. Za trzecią domenę uznano eukarionty (Eukarya), ale obecnie wiadomo już, że wyewoluowały one w obrębie Archaea. Z punktu widzenia systematyki ewolucyjnej (kladystyki) eukarionty są zatem jedną z podgrup archeowców. Jest to fakt interesujący dla ludzi, ponieważ nasz gatunek, jako niewątpliwy eukariont, także jest archeowcem, tyle że wysoce zmodyfikowanym w wyniku skomplikowanej ewolucji.

Badacze nie wyodrębnili samego archeowca i nie zdołali go zaobserwować w pełnej krasie. Zidentyfikowali tylko jego DNA (co w przypadku archeowców i bakterii często musi wystarczyć); nie wiadomo więc nawet, jak wygląda posiadacz odkrytego genomu. Otrzymał prowizoryczną nazwę „Candidatus Sukunaarchaeum mirabile” – dla wygody skróćmy to sobie do „CSM”. Sukuna (a w pełnej wersji Sukunabikona-no-kami) to w religii shintō maleńki bóg-krasnal, opiekun gorących źródeł, ziół leczniczych, a ponoć także wynalazca sake. Innymi słowy: może i mikrus, ale obdarzony niezwykłymi atrybutami, całkiem jak archeowce.²

Organizm bez metabolizmu?

Genom „CSM” jest doprawdy zadziwiający. Po pierwsze, jest jak na archeowce rekordowo mały: zawiera zaledwie 238 tys. par zasad (238 kbp). To jeszcze jednak nic nieprawdopodobnego. Znamy wiele pasożytniczych lub symbiotycznych bakterii, które korzystają z metabolizmu swojego gospodarza i w trakcie długiej koewolucji uległy znacznemu uwstecznieniu, tracąc większość z posiadanych pierwotnie genów. Przodują w tym gammaproteobakterie żyjące w symbiozie z owadami. Za rekordowo małe uchodziły do niedawna genomy o wielkości ok. 160 kbp, ale właśnie ukazały się – jeszcze formalnie nieopublikowane – wyniki badań zespołu naukowców z Polski (Michalik et al. 2025), które radykalnie przesuwają granice tego, co uważano za możliwe: wygląda na to, że istnieją bakterie o genomach zredukowanych nawet do 50 kbp. W świetle tej wiedzy 238 kbp to nadal bardzo mało, ale daleko od rekordu świata.

Jednak mały rozmiar to nie wszystko. Liczy się także to, co genom zawiera, oraz to, czego nie zawiera. I dopiero tutaj kryje się prawdziwa niespodzianka: w genomie „CSM” zidentyfikowano 222 geny, z których 189 koduje białka (pozostałe 33 to niekodujące geny rybosomalnego i transferowego RNA). Z nielicznymi wyjątkami geny kodujące służą produkcji białek zaangażowanych w samopowielanie się archeowca. Posiada on zatem komplet narzędzi umożliwiających replikację DNA, translację i transkrypcję. Funkcje pozostałych białek nie są jasne. Niektóre z nich są bardzo duże (złożone z ponad 1000 aminokwasów) i wydaje się, że służą do budowy błony komórkowej. Trudno jednak mieć co do tego całkowitą pewność, bo „CSM” należy do wysoce odrębnej gałęzi ewolucyjnej i jego białka niekoniecznie mają rozpoznawalne odpowiedniki u lepiej znanych archeowców.

Czegoś tu wyraźnie brakuje: genów odpowiedzialnych za metabolizm, tak jak gdyby nasz archeowiec był całkiem albo prawie całkiem pozbawiony własnych procesów metabolicznych. Jak to możliwe? Otóż nie jest to niemożliwe, skoro tak właśnie działają wirusy. Nie mają własnego metabolizmu, lecz jako skrajnie wyspecjalizowane pasożyty korzystają z metabolizmu swojego żywiciela. Czyżby „CSM” był wirusem? Nie, nie jest; używa tylko strategii podobnej jak wirusy: koncentruje się na tworzeniu kopii samego siebie, a w kwestii przemiany materii jest całkowicie zależny od bruzdnicy, którą infekuje. Wirusy nie mają jednak budowy komórkowej, którą „CSM” najprawdopodobniej posiada, jeśli wytwarza błonę komórkową. Nie mają też własnej maszynerii replikacyjnej, tylko zmuszają gospodarza, żeby na własny koszt produkował ich kopie.

Ponieważ z istnienia archeowców innych niż eukarionty zdano sobie sprawę niedawno, jest to domena życia wciąż słabo poznana, zwłaszcza że że archeowce żyją niejako w cieniu bakterii. Ponadto są często nieuchwytne, choć wbrew temu, co początkowo sądzono, można je spotkać we wszelkich środowiskach, nie tylko ekstremalnych (jak gorące źródła, słone jeziora lub podmorskie kominy hydrotermalne). Zwykle bardzo trudno je izolować i namnażać w kulturach laboratoryjnych. Ale na pociechę niemal co roku sprawiają nam jakąś niespodziankę.

Do czego prowadzi bezwzględne pasożytnictwo

Artykuł, w którym przestawiono odkrycie, nie przeszedł jeszcze przez proces recenzyjny. Jest preprintem, czyli wstępną wersją udostępnioną przed publikacją. Można sobie wyobrazić, że autorzy wyciągają pochopne wnioski. Czy na pewno mamy do czynienia z pełnoprawnym organizmem, a nie na przykład z organellum, które pochodzi od „oswojonego” archeowca, tak jak mitochondria i chloroplasty są pozostałościami bakterii zasymilowanych przez pradawne eukarionty? Ale z drugiej strony, jaka miałaby być korzyść z organellum, które nie robi nic poza tym, że się skutecznie powiela? Jeśli nie dysponuje własnym metabolizmem, co ma do zaoferowania komórce, która je zawiera? Można by się było raczej spodziewać, że tak jak inne organella pochodzące od symbiontów wewnątrzkomórkowych, utraci geny odpowiedzialne za samodzielną replikację, a jego powielanie będzie kontrolowane przez gospodarza.

Miejmy nadzieję, że wersja ostateczna artykułu rozproszy ewentualne wątpliwości. Jeśli jednak „CSM” nie jest iluzją ani błędem interpretacji, to musi być pasożytniczym archeowcem uproszczonym do granic możliwości. Tak bardzo uproszczonym, że nasuwa się pytanie, czy jeszcze można go nazwać organizmem żywym. Część biologów wymaga bowiem, żeby istota żywa odznaczała się samodzielną zdolnością do metabolizmu, czyli przeprowadzania reakcji chemicznych i przemian energii umożliwiających podtrzymywanie proceców biologicznych. Z tego powodu ze świata żywych bytów często wyłącza się wirusy. Jeśli jednak uznać, że żywe jest wszystko, co potrafi się replikować i podlega ewolucji kształtowanej przez dobór naturalny, to nie ma sensu odmawiać wirusom „prawa do życia” (patrz koncepcja „wirocelu”, o której pisałem tutaj). Rzecz w tym, że w ewolucji nie ma wyraźnie nakreślonych, nieprzekraczalnych granic także między życiem a nie-życiem. Przecież gdyby istniały, to powstanie życia cztery miliardy lat temu nie byłoby możliwe.

Widzieliśmy już przy innych okazjach, że pasożytnictwo i symbioza mogą prowadzić do zadziwiających relacji między organizmami. Skrajnie uproszczone parzydełkowce (a zatem zwierzęta) z grupy Myxozoa, są przez większą część swojego cyklu życiowego jednokomórkowe. Z tego względu przez długi czas uchodziły za „pierwotniaki”. Mało kto w ogóle o nich słyszał, rzadko wspominają o nich podręczniki, tymczasem jest to grupa prawdopodobnie bogatsza w gatunki niż cała reszta parzydełkowców. O pochodzeniu mitochondriów (dawne alfaproteobakterie) i plastydów (dawne cyjanobakterie) już wspominałem. Dopiero niedawno zaczęto odkrywać archeowce pasożytnicze i symbiotyczne. Ale skoro takowe istnieją, to mogą podlegać podobnej redukcji jak inne organizmy prowadzące podobny tryb życia. Czy uproszczenie może je doprowadzić do punktu, poza którym przestają być żywe, choć nadal powielają się i ewoluują? Takie pytanie jest zaproszeniem do sporu o umowne definicje, w gruncie rzeczy jałowego.

To nie koniec zaskoczeń w mikroświecie

Czy „CSM” jest organizmem jedynym w swoim rodzaju? Odkrywcy postanowili sprawdzić, czy jakieś „genetyczne odciski palców” jego kuzynów można znależć w danych metagenomowych zebranym w ramach projektu Tara Oceans, którego celem jest zbadanie bioróżnorodności planktonu oceanicznego. Okazało się, że rybosomalne RNA (rRNA) o sekwencji podobnej jak u „CSM” występuje dość licznie we frakcji mikroplanktonu o rozmiarach 5–20 µm. Typowe archeowce są o rząd wielkości mniejsze, ale taki zakres rozmiarów pasuje do wielu grup jednokomórkowych eukariontów.³ Zgadza się to z hipotezą, że „CSM” nie jest samotnym wyjątkiem, tylko przedstawicielem dużej grupy gatunków, które nie występują swobodnie, ale wyspecjalizowały się w pasożytowaniu na jednokomórkowcach. Zebrane dane sugerują, że mamy do czynienia z całym kladem nieznanych dotąd archeowców żyjących i ewoluujących „na granicy życia”.

Świat mikroorganizmów kryje jeszcze wiele tajemnic. Metagenomika umożliwia przynajmniej ocenę skali naszej niewiedzy. Od kilku lat (badania zapoczątkowane przez Hug et al. 2016) wiadomo, że za około 15% całej znanej różnorodności bakterii odpowiada wielka grupa „nanobakterii” określana jako CPR (Candidate Phyla Radiation, czyli radiacja typów kandydackich). Są to maleńkie bakterie symbiotyczne o poważnie odchudzonych genomach. Utraciły one część ważnych cykli metabolicznych, białek rybosomalnych, a prawdopodobnie także zdolność do samodzielnej produkcji lipidów tworzących błonę komórkową. Według obecnego stanu wiedzy stanowią jeden klad obejmujący setki linii rodowych. Jego relacje pokrewieństwa z pozostałymi bakteriami nie są jasne. Te niezliczone organizmy noszą prowizoryczne nazwy jako „kandydaci”, ponieważ nie poddają się próbom hodowli i nie mogą być oficjalnie włączone do systemu taksonomicznego jako formalnie opisane gatunki.

Podsumowanie

Odkrycie (podkreślmy – jeszcze na etapie przedpublikacyjnym, kiedy wskazana jest ostrożność i pewien dystans) jest fascynujące, trudno się zatem dziwić, że wywołuje zainteresowanie medialne. Kiedy się jednak czyta choćby tytuły doniesień na ten temat, uderza to, jak „doniesienia ze świata nauki” potrafią jednocześnie wyolbrzymić i strywializować fakty:

• Naukowcy odkryli nowe stworzenie, które egzystuje między życiem a nie-życiem
• To odkrycie przesuwa granice definicji życia. Zbadali organizm inny niż wszystkie
• Naukowcy właśnie odkryli stworzenie, które łamie reguły życia
• Nowy organizm Sukunaarchaeum mirabile podważa definicje życia
• Nowo odkryty organizm zaciera granicę między komórką a wirusem
• Ani żywy, ani martwy – tajemniczy morski organizm zadziwił naukowców

Warto więc zwrócić uwagę, że nie mamy do czynienia z czymś absolutnie nowym, na miarę kolejnej domeny życia, tylko (o ile wnioski autorów okażą się poprawne) z archeowcami uproszczonymi do granic możliwości i „podłączającymi się” do metabolizmu żywiciela wskutek daleko posuniętych przystosowań do obligatoryjnego pasożytnictwa – co ogólnie nie jest zjawiskiem bez precedensu, choć w tym przypadku przybrało ono szczególną, skrajną formę.

„CSM” nie balansuje między życiem a śmiercią, „łamiąc reguły życia”, bo takich reguł nie ma, chyba że sami je wymyślamy, ale wtedy nie powinniśmy winić ewolucji, że ma je w nosie. „CSM” nie jest też czymś pośrednim między organizmami komórkowymi a wirusami, tak jak nietoperz nie jest czymś pośrednim między myszą a ptakiem. Istnieje jednak poważnie rozważana możliwość, że przynajmniej niektóre typy wirusów pochodzą od zdegenerowanych organizmów komórkowych, które pierwotnie pasożytowały wewnątrz większych komórek. Przypadki takie jak „CSM” (a przeczucie mi mówi, że z czasem poznamy ich znacznie więcej) mogą rzucić nieco światła na to, w jaki sposób mogło do tego dojść.

Przypisy

1. Endosymbioza to układ, w którym symbiont żyje wewnątrz komórek gospodarza. Jak może wiecie, krasnorosty same nie wynalazły fotosyntezy. Plastydy pochodzą od cyjanobakterii, które stały się wewnątrzkomórkowymi symbiontami wspólnego przodka supergrupy Archaeplastida (krasnorostów, glaukofitów, zielenic i roślin właściwych). Ich nowi posiadacze czasem nawiązywali symbiozę z innymi eukariontami i w ten sposób fotosynteza rozprzestrzeniała się w drzewie życia. Niektóre bruzdnice mają plastydy pozyskane nie od pochłoniętych krasnorostów, ale od zielenic lub okrzemek, natomiast okrzemki nabyły je od krasnorostów. Trochę to zawikłane, ale nikt nie mówił, że ewolucja to prosta sprawa. ↩︎
2. Proponowana nazwa gatunkowa mirabile (rodzaj nijaki od mirabilis) oznacza ’cudowne, niezwykłe, zadziwiające‘. ↩︎
3. Komórki Cytharistes regius wraz z otaczającym je pancerzykiem są nieco większe (mają długość ok. 40 µm), ale istnieje wiele bruzdnic o rozmiarach rzędu 10 µm. ↩︎

Lektura dodatkowa

Zarówno artykuł opisujący odkrycie „CSM”, jak i zaskakujące doniesienie badaczy z Polski zostały na razie upublicznione w repozytorium bioRχiv w oczekiwaniu oczekują na recenzje i formalną publikację. Można się z nimi zapoznać tutaj:
Harada et al. 2025
Michalik et al. 2025

Radiację typów kandydackich (grupę CPR) opisano tutaj:
Hug et al. 2016 (Nature Microbiology)

Opisy ilustracji

Ilustracja w nagłówku. „Candidatus Lokiarchaeum ossiferum”, jeden z zaledwie kilku archeowców należących do królestwa Promethearchaeati, którego udało się zaobserwować i zbadać (pozostałe znane są tylko pośrednio z badań metagenomowych). Promethearchaeati, znane wcześniej jako grupa Asgard, są tą gałęzią archeowców, wśród której wyewoluował ostatni wspólny przodek eukariontów. Oznacza to, że jednym z członków Promethearchaeati (rozumianego jako klad) jest także nasz gatunek. Źródło: Rodrigues-Oliveira 2022 (licencja CC BY 4.0).
Ryc. 1. Bruzdnica Citharistes regius. Po lewej stronie komórki widoczna jest specjalna „kieszeń” – komora, w której przebywają widoczne na zdjęciu symbiotyczne cyjanobakterie. Funkcja, jaką odgrywają, zależy od gatunku bruzdnicy. W przypadku rodzaju Citharistes uważa się, że cyjanobakterie wiążą azot, przetwarzając go w związki przyswajalne przez gospodarza. Foto: Takuro Nakayama, University of Tsukuba (fair use).
Ryc. 2. „Abstrakt graficzny” preprintu, przedstawiający strukturę odkrytego genomu oraz przypuszczalną pozycję „CSM” i jego domniemanych kuzynów (o których istnieniu autorzy wnioskują na podstawie badań metatranskryptomu planktonu morskiego) wśród innych archeowców. Autorom można wytknąć „clickbaitowy” zabieg promocyjny: Archeowiec na ilustracji (którego rzeczywistego wyglądu nie znamy) powierzchownie przypomina znanego wszystkim koronawirusa. Ilustracja zawiera zatem sugestię, że „CSM” jest czymś wirusopodobnym lub ewoluuje w kierunku przekształcenia się w prawdziwego wirusa. Wyniki badania nie uprawniają do takiej interpretacji. Źródło: Harada et al. 2025 (licencja CC BY 4.0).

Autor

Piotr Gąsiorowski

Językoznawca specjalizujący się w językoznawstwie historycznym, badaniu zmian językowych i językoznawstwie ewolucyjnym. Miłośnik nauk ścisłych i przyrodniczych ze szczególnym naciskiem na biologię, nie tylko ze względu na jej powiązania z językoznawstwem i analogie między ewolucją organizmów i języków. Gorący zwolennik popularyzowania nauki i niezamykania się naukowców w wieży z kości słoniowej.
X (Twitter): @P_Gasiorowski,
BlueSky: @piotrgasiorowski.bsky.social‬

Ostatnie wpisy

Archiwum autora

• biologia16 stycznia 2026Bakterie? To nie takie proste. Część 3: Złożoność i adaptacja
• językoznawstwo29 grudnia 2025Etymologiczna opowieść zimowa. Część 5: Obmierzły mróz
• biologia8 grudnia 2025Bakterie? To nie takie proste. Część 2: Bakterie jak grzyby
• EM poleca3 grudnia 2025EM Poleca (#36) Nigel Warburton – „Krótka historia filozofii”