Cine sunt strămoşii omului? Noi cercetări sugerează că specia umană nu este ceea ce credeam

În 1837, Charles Darwin a schiţat pe un carnet un arbore, un desen foarte simplu, care ilustra însă o idee grandioasă: aceea că toate speciile de vieţuitoare se trag dintr-un strămoş comun, iar deosebirile dintre ele se datorează evoluţiei. Această idee a fost preluată şi de oamenii de ştiinţă care i-au urmat lui Darwin. Întrebarea la care încă nu s-a dat un răspuns clar este: câte ramuri principale are arborele vieţii?

Un arbore al vieţii - sau arborele filogenetic al vieţuitoarelor - este, după cum se exprimă Carl Zimmer, un respectat autor american de cărţi de popularizare a ştiinţei, o reprezentare vizuală a unei ipoteze, o declaraţie privind felul în care un om de ştiinţă consideră că se înrudesc speciile între ele. Datele pe baza cărora se  alcătuieşte un arbore filogenetic se adună neîncetat, pe măsură ce oamenii de ştiinţă descoperă noi specii, noi metode a compara speciile între ele şi noi criterii de comparaţie, astfel încât apar mereu ipoteze noi şi arborele - cel puţin  unele dintre ramurile sale - se modifică în consecinţă.

Dacă multă vreme oamenii de ştiinţă n-au avut la dispoziţie decât criterii morfo-anatomice pentru a compara speciile, începând de la jumătatea secolului XX au intrat în joc datele genetice, ceea ce a dus la răsturnări ale unor ipoteze, apariţia altora noi şi realizarea unor noi modele ale arborelui filogenetic al vieţuitoarelor.

În anii 1970, geneticienii de la Universitatea Illinois, conduşi de Carl Woese, au început să compare între ele fragmente de material genetic provenite de la un număr mare de specii şi, pe baza lor, au desenat un întreg arbore al vieţii. Munca lor este continuată, printre alţii, începând din 1997, de Norman Pace de la Universitatea din Colorado.

În viziunea lor, toate formele de viaţă sunt cuprinse în trei ramuri principale ale arborelui filogenetic, numite domenii, de un nivel superior regnurilor.

eucariotele includ animalele, plantele, ciupercile şi protozoarele. Toate aceste forme de viaţă, aşa diferite cum sunt, au totuşi multe caracteristici în comun, dintre care cea mai importantă este existenţa unui nucleu care conţine materialul genetic sub forma ADN-ului organizat într-o formă compactă, numită cromatină (o combinaţie de ADN cu anumite proteine).

O altă ramură principală o constituie bacteriile; acestea nu au nucleu - materialul lor genetic formează un cromozom bacterian care pluteşte în citoplasmă -, iar copierea informaţiei genetice se face cu ajutorul unor enzime diferite de cele de la eucariote.

cea de-a treia ramură este numită Archaea; până să fie studiată detaliat de Carl Woese, se considera că archeele erau tot un fel de bacterii (ca şi acestea, erau procariote, adică nu aveau un nucleu care să conţină materialul genetic), cu excepţia faptului că produceau metan şi trăiau pe fundul mlaştinilor şi în alte locuri „ciudate”. Dar când Woese a comparat archeele cu alte specii de vieţuitoare, a descoperit că archeele aveau trăsături specifice, proprii lor, precum anumite tipuri de molecule în membrane. (Ulterior, s-a constatat că archeele nu trăiesc doar în locuri ciudate, în medii extreme, căci au fost descoperite în tot felul de habitate, inclusiv în corpul uman, în microbiomul intestinal.)

Avem, aşadar, de-a face cu un arbore filogenetic trasat pe baza caracteristicilor genetice ale vieţuitoarelor, şi care împart formele de viaţă în trei categorii principale, trei domenii: eucariote, bacterii, archee.

Ipoteza celor trei domenii a tot primit întăriri, de-a lungul anilor, pe măsură ce se descopereau noi specii. Însă, la un moment dat, au ieşit la iveală şi nişte complicaţii.

În primul rând, s-a constatat că anumite gene nu stau mereu pe ramura pe care fuseseră aşezate iniţial, ci pot migra. Fragmente de ADN de la o anumită specie pot trece la alte specii; aşa apare, de pildă, rezistenţa la antibiotice. În intestinul uman, unde există o populaţie de microorganisme extrem de numeroasă şi de diversă, genele care determină rezistenţa la antibiotice pot trece de la o specie de bacterie la alta. Unii oameni de ştiinţă consideră că acest transfer de gene împiedică realizarea corectă a unei reprezentări arborescente a evoluţiei. Alţii cred că circulaţia anumitor gene de la o specie la alta nu are un efect negativ asupra corectitudinii ipotezei celor trei domenii.

O a doua complicaţie ţine de controversa legată de numărul ramurilor principale. Există într-adevăr trei domenii, trei ramuri mari... sau doar două? 

Primul care a avansat ideea a fost James Lake de la UCLA, în 1984. El a examinat organitele celulare numite ribozomi, care sunt „fabricile de proteine” ale celulei. A constatat că ribozomii eucariotelor erau asemănători cu ai anumitor tipuri de archee, sugerând că ar exista o înrudire. (Aşadar, din această perspectivă, noi, oamenii, am fi un fel de archee.)

Rezultate noi ale cercetărilor în această direcţie au apărut recent într-o lucrare publicată în Proceedings of the Royal Society, de către Martin Embley de la Universitatea din Newcastle şi colegii săi. 

Ei au inclus în analiza lor unele archee recent descoperite şi care sunt destul de diferite de speciile cunoscute anterior. Cercetătorii au comparat 41 de secvenţe proteice de la toate aceste specii, precum şi 64 de gene, de la diferite archee şi eucariote.

În loc să traseze un singure arbore filogenetic, ei au construit mai mulţi astfel de arbori, pe baza genelor şi proteinelor studiate, şi apoi i-au comparat unii cu alţii pentru a descoperi concordanţele. Şi au descoperit că eucariotele s-ar potrivi cel mai bine în rândul archeelor, ca un subgrup al acestora, nu ca o ramură separată. 

De ce este important acest lucru? De vreme ce organismele eucariote (dintre care face parte şi specia umană) descind din archee primitive, putem, studiind, archeele, să înţelegem unele dintre etapele-cheie care au dus la apariţia eucariotelor. De exemplu, celulele noastre posedă un schelet intracelular, un fel de „armătură” microscopică, ce le menţine structura. Recent, oamenii de ştiinţă au descoperit şi la archee două dintre componentele scheletului intracelular întâlnite la om: actina şi tubulina. S-a descoperit, de asemenea, la archee, cromatina, combinaţia de ADN şi proteine care stabilizează şi compactează lanţurile de ADN şi care, s-a crezut multă vreme, era specifică eucariotelor.

Cu alte cuvinte, multe dintre caracteristicile proprii eucariotelor au apărut mult mai devreme decât credeam, în urmă cu cca. 2 miliarde de ani, la archeele primitive şi s-au menţinut până azi, la speciile actuale de archee. 

În continuare, există oameni de ştiinţă care susţin modelul celor 3 domenii - archee, bacterii, eucariote -, şi alţii care caută - şi găsesc - dovezi ale unităţii dintre eucariote şi archee. Controversa rămâne deschisă, iar arborele viaţii este departe de a-şi fi căpătat forma definitivă.