לפעמים האבולוציה מובילה אותנו בדרכים עקלקלות, ומעידה על מבנה תאי שווה ערך לבובות רוסיות (בבושקה)- תא בתוך תא בתוך תא
גלעין תאו של יצור חד תאי בשם chlorarachniophyte (מין של אצה ירוקה), מוקף בכלורופלסט הצבוע כאן בצבע אדום.Credit: Patrick Keeling, University of British Columbia
הכלורופלסט, אברון תאי בעל היכולת לבצע פוטוסינתזה, היה אי פעם בעבר חיידק עצמאי, אשר נבלע ושועבד ע”י מיקרוב אחר, גדול יותר. אירוע זה סלל את הדרך להתפתחות הצמחים והאצות. התא שנבלע והתא הבולע פתחו בינהם יחסים של אנדוסימביוזה (אנדו= פנימי). יחסי ההדדיות הועילו כנראה לכל אחד מהצדדים- האחד נהנה מתוצרי הפוטוסינתזה והשני נהנה מסביבה מוגנת. אולם בניגוד למינים אחרים המקיימים בינהם יחסי הדדיות, והם נפרדים זה מזה, במקרה זה אחד המינים נמצא בתוך המין המארח – אנדוסימביוזה.
עידנים מאוחר יותר, בתהליך הקרוי אנדוסימביוזה שניונית, פרוטוזואה טורפים בלעו את האצה הירוקה (שכזכור התפתחה מתא שבעצמו בלע את החיידק הפוטוסינתתי).
כעת, לאחר שקבעו את רצף הבסיסים בדנ”א של הכלורופלסט, אפשר להראות שאירוע שני זה אירע לא פעם אחת כי אם פעמיים לפחות.
המחקר התמקד בקבוצת הפרוטוזואה המכונה chlorarachniophytes. יצורים המשתייכים לפרוטוזואה, מהווים תת-ממלכה של אורגניזמים אווקריוטים זעירים, חד-תאיים, דמויי בעלי חיים, בממלכת הפרוטיסטה.(*)
ל- chlorarachniophytes תאים בעלי שוטונים, דמויי אמבה, אשר יכולים להקשר זה לזה באמצעות איחוי בליטות דקות שלהם ליצירת רשת של תאים, אשר יחדיו לוכדת טרף, שהוא בדרך כלל פרוטוזואה אחרים. משמעות השם chlorarachniophytes ביוונית הינו “עכביש ירוק”. Chlorarachniophytes, למרות היותם פרוטוזואה, יכולים גם לבצע פוטוסינתזה (מאפיין של תא צמחי, לא של תא-דמוי-בעלי-חיים). הם שייכים לאחת משתי קבוצות פרוטוזואה, שבשלב כל שהוא בהיסטוריה שלהם, רכשו כלורופלסטים ע”י בליעה וסימביוזה פנימית עם אצה ירוקה. הקבוצה השנייה שרכשה יכולת זו נקראת euglenids.
קיים חוסר הסכמה בין חוקרים שונים לגבי הדרך בה שתי הקבוצות רכשו את האצה הירוקה שלהם. כמה טוענים כי הדבר קרה לאב קדמון משותף, ממנו התפצלו מאוחר יותר שתי קבוצות פרוטוזואה אלו, ואילו אחרים מאמינים כי “רכישות” אלו היו עצמאיות ובלתי תלויות זו בזו. במיוחד מעניין לחקור את ה- Chlorarachniophytes שכן מיקרובים אלו עדיין שומרים על חלק מהגרעין של האצה הירוקה, עובדה המעידה על כך שתהליך האנדוסימביוזה השניונית עדיין מתרחש בזמננו.
פטריק קילינג, ביולוג אבולוציוני באוניברסיטת בריטיש קולומביה בונקובר, קנדה, ועמיתיו, רצפו (קבעו את רצף הבסיסים) של גנום הכלורופלסט באחד ממיני ה- Chlorarachniophytes. אורך הגנום הוא רק 692,000 בסיסים, וזהו גנום הכלורופלסט הקצר ביותר הידוע כיום. נמצא שהגנום מכיל 57 גנים-מקודדי-חלבונים. השוואה בין רצף זה לבין רצפים של כלורופלסטים מאצות ירוקות שונות וממשפחת ה- euglenids מראה שקבוצת ה- chlorarachniophytes רכשו את הכלורופלסט שלהם באופן בלתי תלוי, כנראה מתחתית אגם כל שהוא. תומס קווליר-סמית מאוניברסיטת אוקספורד מעריך שהאירוע התרחש לפני 135-380 מיליון שנים. לעומת זאת אם אנדוסימביוזה זו התרחשה פעם אחת בלבד (אב קדמון משותף), כי אז ייתכן כי מיקרובים אלה רתמו את אנרגיית השמש לצרכיהם כבר לפני 540 מיליון שנה.
“אלו אכן אירועים עתיקים ביותר ומאתגר למצות כך את ההסטוריה האבולוציונית של אנדוסימביוזה” אומר ג'ון אצ'יבלד, גנטיקאי משווה באוניברסיטת דלהאוסי בהליפקס, קנדה. נראה שהאנליזה החדשה מצביעה על כך שאצות ירוקות נטמעו בתוך תאים של פרוטוזואה טורפים לפחות פעמיים, באופן בלתי תלוי, הוא אומר.
* יצורים המשתייכים לפרוטוזואה, מהווים תת-ממלכה של אורגניזמים אווקריוטים זעירים, חד-תאיים, דמויי בעלי חיים, בממלכת פרוטיסטה. רובם המוחלט של הפרוטיסטים הינם חד-תאיים, וגודלם נע בין 0.01 ו-0.5 מ”מ (כלומר, גדולים בהרבה מחיידקים). בין הפרוטיסטים הרב-תאיים ניתן לציין את האצות החומיות והאדומיות, למשל. הפרוטיסטים נפוצים מאוד בסביבות מימיות ובאדמה. מרביתם הטרוטרופים וחלקם חי כטפילים, למשל בתוך גוף האדם. מבין הפרוטיסטים המוכרים יותר ניתן למנות, לצד האצות שהוזכרו, סוגים רבים של עובש ואמבות. מספר מיני הפרוטיסטים נאמד בכ-200,000. מיונים טקסונומיים מודרניים נוטים שוב לבטל את ממלכת הפרוטיסטים ולחלקה בין בעלי החיים (אמבות) והצמחים (אצות). הפרוטיסטים דמויי בעלי החיים (האמבות, בעיקר) נקראים פרוטוזואה.
