De eerste eukaryoten ontstonden al zo’n 2,9 miljard jaar geleden, bijna een miljard jaar eerder dan nu vaak aangenomen.
Hierbij verwierf een archaea-gastheercel uiteindelijk een kern en ontwikkelden zich cellen met compleet cytoskelet en vermogen tot membraantransport en fagocytose, om pas 2,3 miljard jaar geleden door endosymbiose mitochondriën te verkrijgen.
Dit scenario waarbij complex leven al onder zuurstofarme condities is ontstaan publiceert een team van paleo-,
micro- en evolutiebiologen in Nature van 3 december, met als tweede auteur NIOZ-microbioloog en UvA-hoogleraar symbiose
in evolutie Anja Spang. De onderzoekers baseren dit CALM-scenario – van Complex Archaeon, Late Mitochondrion – op een tijdgebonden stamboom die ze opstellen aan de hand van duplicaties in 62 markergenen voor essentiële celprocessen in honderden soorten eukaryoten, bacteriën en archaea.
‘Een hele klus’, volgens moleculair bioloog en hoofdauteur Christopher Kay van University of Bristol. ‘Hiervoor was een combinatie van disciplines nodig: paleontologie om de tijdlijn te bepalen, fylogenetica om betrouwbare en bruikbare stambomen te maken en moleculaire biologie om genfamilies in context te plaatsen.’ Een belangrijke bevinding is dat mitochondriën, door endosymbiotische opname van een protobacterie, pas laat zijn ontstaan en dit qua timing samenvalt met de eerste substantiële stijging van zuurstof in de atmosfeer.
Het nu geschetste scenario botst in ieder geval met de waterstofhypothese voor eukaryogenese, die Chinese microbiologen eerder dit jaar (Nature, 7 mei) nog opvoeren bij de claim dat die 2,5 miljoen jaar geleden plaatsvond.