Για το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας της βιολογίας, η ταξινόμηση των οργανισμών βασιζόταν σε αυτό που μπορούσε να δει ο βιολόγος: στη μορφή, στη δομή και, αργότερα, στα χαρακτηριστικά των κυττάρων τους. Καθώς όμως αποκαλυπτόταν βαθμιαία η ασύλληπτη ποικιλομορφία του έμβιου κόσμου, τα εκάστοτε σχήματα ταξινόμησης εμφάνιζαν τις ρωγμές τους. Μερικοί οργανισμοί δεν «χωρούσαν» στο ισχύον σχήμα ταξινόμησης, ώστε να χρειάζεται η αναθεώρησή του. Ακόμη και η μεταγενέστερη διάκριση ανάμεσα σε προκαρυωτικούς οργανισμούς (αυτοί που δεν έχουν τα κύτταρά τους οργανωμένο πυρήνα) και σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς (αυτοί των οποίων τα κύτταρα διαθέτουν οργανωμένο πυρήνα) αποδείχτηκε προβληματική, καθώς έκρυβε θεμελιώδεις διαφορές ανάμεσα σε οργανισμούς που είχαν τοποθετηθεί στην ίδια κατηγορία.
Και το πρόβλημα αφορούσε κυρίως στα βακτήρια. Η έλλειψη κυτταρικού πυρήνα είχε οδηγήσει στη συλλήβδην υπαγωγή τους στην ενιαία κατηγορία των προκαρυωτικών οργανισμών, σαν να αποτελούσαν έναν εξελικτικά ομοιογενή αντίποδα των ευκαρυωτικών οργανισμών. Όμως, προς το τέλος της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές της δεκαετίας του 1970, ένας Αμερικανός βιολόγος, ο Carl Richard Woese, άρχισε να εξετάζει ένα χαρακτηριστικό που δεν φαινόταν με το μικροσκόπιο: τις αλληλουχίες του RNA των ριβοσωμάτων. Και εκεί επρόκειτο να αποκαλυφθεί ένας πολύ διαφορετικός χάρτης της ζωής.
Η πρωτοποριακή μέθοδος εργασίας του Woese
Το 1977, τελικώς ο Woese και ο συνεργάτης του George E. Fox δημοσίευσαν ένα άρθρο που αποτέλεσε σταθμό στη μοριακή φυλογενετική. Συγκρίνοντας τις αλληλουχίες του RNA της μικρής ριβοσωμικής υπομονάδας (16S rRNA) σε οργανισμούς που κατατάσσονταν ομού, στα βακτήρια, διαπίστωσε ότι υπήρχαν διαφορές που δεν δικαιολογούσαν την κατάταξη των οργανισμών αυτών σε μια ενιαία εξελικτική ομάδα. Η συνέπεια αυτής της διαπίστωσης ήταν η ανάγκη η ενιαία ομάδα των βακτηρίων να διασπαστεί σε δυο: Στα Ευβακτήρια (τα κανονικά δηλαδή βακτήρια) και στα Αρχαία.
Τα Αρχαία μοιάζουν σε αρκετά χαρακτηριστικά με τα βακτήρια, παρουσιάζουν όμως και κοινά χαρακτηριστικά με τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς (βλ. πίνακα). Το σχήμα τους και το μέγεθός τους είναι παρόμοιο με των βακτηρίων, υπάρχουν όμως μερικά με ιδιόρρυθμο σχήμα, όπως λ.χ. τα αρχαία που ανήκουν στο γένος των Haloquadratum, που έχουν σχήμα κανονικού ορθογωνίου! Παρά τη φαινομενική ομοιότητά τους με τα βακτήρια, η οργάνωση των γονιδίων τους και τα ένζυμα που συμμετέχουν στη μεταγραφή και τη μετάφραση, τα καθιστούν – ως προς τα κριτήρια αυτά – συγγενέστερα με τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.
Αρχικά θεωρήθηκαν συλλήβδην ακραιόφιλα (ακραία αλόφιλα και ακραία θερμόφιλα), μια και πολλά από αυτά εντοπίστηκαν σε περιβάλλοντα με υψηλή αλατότητα, θερμοπηγές, ακόμα και κάτω από χιλιόμετρα πάγου, στον Αρκτικό κύκλο. Σήμερα όμως είναι γνωστό ότι εποικίζουν και ηπιότερα περιβάλλοντα στα οποία περιλαμβάνονται τα έλη, τα ιζήματα λιμνών, και επίσης ο ανθρώπινος οργανισμός (ως τμήμα του μικροβιώματος του παχέος εντέρου).
Η συνέπεια της ανακάλυψης του Woese
Τα αποτελέσματα της εργασίας δεν ώθησαν τον Woese, να επιβάλει απλώς έναν διαχωρισμό ανάμεσα σε οργανισμούς που υπάγονται ανεξαιρέτως στα βακτήρια. Τον ώθησε να εισηγηθεί και ένα νέο σχήμα που τοποθετούσε, πάνω από το επίπεδο του Βασιλείου, ένα ιεραρχικά ανώτερο: Την Eπικράτεια (domain). Στο νέο του σχήμα η ζωή διακρίνεται σε 3 επικράτειες: Τα Βακτήρια, τα Αρχαία και τα Ευκάρυα (το σύνολο, δηλαδή, των ευκαρυωτικών οργανισμών), κάθε μια από τις οποίες μπορεί να περιλαμβάνει επιμέρους Βασίλεια (Τα ευκάρυα, π.χ. περιλαμβάνουν Ζωά, Φυτά και Μύκητες)
Όμως η ιστορία δεν σταμάτησε. Μεταγενέστερες έρευνες έχουν δείξει ότι το «δένδρο της ζωής» ίσως να είναι ακόμη πολυπλοκότερο απ’ όσο συνέλαβε ο Woese, παρότι το σύστημα των τριών επικρατειών παραμένει ένα θεμελιώδες σημείο αναφοράς. Σύγχρονες γονιδιακές μελέτες σε μέλη των Αρχαίων έχουν αναζωπυρώσει τη συζήτηση για τη θέση των ευκαρυωτικών οργανισμών. Η πιθανότητα να προέρχονται από μια εξελικτική γραμμή εντός των Αρχαίων, σε συνδυασμό με τη βακτηριακή καταγωγή των μιτοχονδρίων, μετατρέπει το τρίκλωνο δέντρο του Woese, σε ένα πιο σύνθετο εξελικτικό πρόβλημα. Ακόμη κι έτσι, πρέπει να πιστώσουμε στον Woese, ΄ότι συνέβαλε ώστε η Συστηματική να περάσει αμετάκλητα στη γονιδιωματική εποχή της.
Στην 1η φωτογραφία εικονίζεται ο Carl Richard Woese
Για τη σύνταξη του άρθρου αξιοποιήθηκαν, μεταξύ άλλων, οι ακόλουθες πηγές:
Archaea and the discovery of the third domain of life
A brief history of Classification
Application of molecular phylogenetics
Σχετικά άρθρα: