To amerikanske forskere har på grundlag af sammenligninger mellem forskellige bakteriegrupper foreslået, at mere end to tredjedele af verdens bakteriearter kan tænkes at nedstamme fra den samme forfader, som levede på landjorden og ikke i havet.
Begrundelsen for, at forfaderen levede på landjorden, skulle være, at de mikroorganismegrupper, som er blevet foreslået at være beslægtede, har fælles karakteristika – såsom tolerance over for ultraviolet lys, modstandsdygtighed over for vandtab, og evnen til at danne en beskyttende spore under ugunstige forhold – hvilket ville have været afgørende for liv, som kan overleve på landjorden.
Ikke alle forskerne på området har modtaget det nyforeslåede bakterie-slægtstræ uden kritik.
Nogle forskere er ganske vist positive, skriver tidsskriftet Nature: "Jeg havde forventet at se noget som dette, men jeg er ikke desto mindre begejstret," siger geokemiker Paul Knauth på Arizona State University. "Jeg har længe argumenteret for, at den virkelig vigtige begivenhed i begyndelsen af livet skete på land, og at årsagen til, at vi har været svært ved at finde beviserne herfor er, at de terrestriske miljøer så hurtigt eroderes og derfor meget sjældent efterlader vidnedsbyrd fra fossile klipper."
Men andre forskere er mere forsigtige. "Jeg kan godt lide tanken bag artiklen," siger evolutionsbiolog Jonathan Eisen fra University of California i byen Davis til Nature. Men han tilføjer, at han synes, at mange af detaljerne er underlige. "Forfatterne er tilbøjelige til at nævne artikler, der er enige med deres stamtræer, men ikke dem, der ikke er enige."
Jonathan Eisen siger, at han er usikker på, hvordan de to forskere har udvalgt de levesteder, som de sammenligner. "De har for eksempel udeladt bakterier fra almindelige varme kilder, så vidt jeg kan vurdere det," siger han. Han tilføjer, at et centralt spørgsmål er, hvilken betydning selve prøveudtagningen har. Hvis et par grupper af bakterier, som påstås at være inden for det foreslåede slægtskabsområde, udelukkes – såsom Gloeobacter [en type af cyanobakterier] – understøttes den nye hypotese ikke, mener han.
Molekylærbiologen Radhey Gupta ved McMaster University i Ontario, Canada, siger til Nature: "Jeg må indrømme, at jeg ikke er så begejstret for deres forslag." Der foreligger dokumentation fra tidligere forskning om, at disse bakterier ikke nedstammer fra en fælles forfader, siger han – for eksempel er de indre overlevelses-sporer, som dannes af bakteriegruppen Firmicutes, meget forskellige fra de sporer, der produceres af aktinobacterier og cyanobakterier, siger han.
Det er Blair Hedges på Pennsylvania State University og Fabia Battistuzzi, nu på Arizona State University i Tempe, der er kommet med de nye forslag om bakteriers indbyrdes slægtskab. Blair Hedges er enig med Radhey Gupta i, at den landjordbaserede storgruppe, som de har foreslået, har nogle marine medlemmer, men han hævder, at de kombinerede beviser peger på en landjordboende forfader for alle medlemmerne i storgruppen.
Spørgsmålet er altså, om mange bakterier kan tænkes at nedstamme fra en jordboende forfader, dvs. om flertallet af bakterier, omkring 2/3 af bakterierne, kan have udviklet sig på land fra en tidlig fælles forfader, sådan som undersøgelsen fra af to amerikanske forskere foreslår.
Forholdet mellem forskellige familier af bakterier har længe været omstridt. Traditionelt har slægtskabstræer, der viser, hvordan bakterier er relateret til hinanden, været baseret på to forskellige teknikker, der har givet forskellige resultater i forhold til hinanden. Ved den ene metode laves slægtskabstræet ved at sammenligne de gener, der koder for ribosomalt RNA. Ved den anden metode laver man slægtskabstræet på grundlag af 20-40 centrale gener, der findes i næsten alle levende organismer.
Blair Hedges og Fabia Battistuzzi mener imidlertid at have konstateret, at de to metoder giver samme slægtskabstræer, hvis der tages hensyn til en iboende skævhed i dataene for ribosomalt RNA. Deres forslag til nyvurdering rapporteres i tidsskriftet Molecular Biology and Evolution. Forskerne siger her, at de nye data og diagrammer viser, at 6.157 ud af 9.740 prokaryote bakteriearter – herunder cyanobakterier, actinobacteria, bakterier og chloroflexi – deler en fælles forfader, der var tilpasset til livet på landjorden.
"Det lader til, at alle disse grupper havde en landjordboende fælles forfader for tre milliarder år siden," siger Blair Hedges.
Nøglen til den nye forskning var den observation, at hos bakterier fra varme kilder på dybt havvand (hydrotermal vents) indeholder de gener, der koder for ribosomalt RNA, mere guanin og cytosin end de indeholder adenin og thymin. Dette er ikke overraskende, eftersom bindingen mellem guanin og cytosin er mindre tilbøjelig til at brække ved høje temperaturer end bindingen mellem adenin og thymin. Der vil altså for bakterier, der lever ved høje temperaturer, være et selektionstryk i retning mod at anvende disse mere stabile guanin/cytosin-bindinger i deres gener.
Men de to forskere mente, at denne tilbøjelighed for højt indhold af guanin/cytosin også kunne være årsag til forskellen mellem de slægtskabstræer, som bygger på undersøgelser af ribosomalt RNA, i forhold til de slægtskabstræer, som bygger på et udvalg af gener, som er fælles for mange organismer. De to amerikanske forskere anvendte en statistisk korrektion for at kompensere for denne tilbøjelighed til øget indhold af guanin og cytosin i generne. Dette frembragte to nye slægtskabstræer, der var meget mere ens.
For at undersøge om de nye slægtsskabstræer, som de havde fremstillet ud fra de genetiske oplysninger, var korrekte, besluttede Blair Hedges og Fabia Battistuzzi at kontrollere deres resultater mod virkeligheden ved at undersøge egenskaberne hos cellerne af mikroorganismer og sammenligne med deres levesteder.
Referencer:
Tidsskriftet Nature, 28 november 2008, DOI: 10.1038/news.2008.1265. http://www.nature.com/news/2008/081128/full/news.2008.1265.html [Kun kommentar].
Battistuzzi, F. og Hedges, S., Molecular Biology and Evolution, DOI: 10.1093/molbev/msn247 (2008) [Originalartiklen]
