פיקוזואה

פיקוזואה (Picozoa), היא מערכה של פרוטיסטים שנקראה גם בעבר Picobiliphyta, Picobiliphytes או Biliphytes. זאת קבוצה של איקריוטים חד-תאיים הטרוטרופיים ימיים בגודל של פחות מ-3 מיקרומטרים. בעבר היה נהוג לסווג אותן כאצות אוקריוטיות ובתור הפיקופלנקטון הפוטוסינתטי הקטן ביותר, אבל תפיסה זאת השתנתה כשהתגלה שהם לא מבצעים פוטוסינתזה. המין הראשון, והיחיד עד כה, שזוהה כשייך לקבוצה זאת ותואר הוא Picomonas judraskeda, אם כי מינים נוספים זוהו בדגימות גנטיות. הפיקוזואה שייכים סיסטמטית לארכיפלסטידה כקבוצה קרובה לאדומיות, למרות שהם אינם מקיימים פוטוסינתזה ואינם בעלי פלסטידים. בסוף שנות ה-90 במסגרת הפרויקט האירופי Picodiv נעשה מאמץ לסווג כמה שיותר אורגניזמים מהפיקופלנקטון (פלנקטון שקטנים מ-2 מיקרומטר) ובמסגרת מאמץ זה, נלקחו דגימות במשך שנתיים מהאוקיינוס האטלנטי, הים התיכון, ומחופי סקוטלנד, אלסקה ונורווגיה. במסגרת מחקר זה נמצאו מינים רבים של פיקופלנטון וביניהם גם איסופים מוקדמים של פיקוזואה, במיוחד באזורים הקרים והעניים ברכיבים תזונתיים של מי הים. באזורים אלה, הם יכולים להוות עד 50 אחוז מהביומסה. בשל העובדה שדוגמאות אלה נאספו בצורה שלאו דווקא שמרה את הפרטים עצמם, רבים מהמינים האלה נותרו עד היום ללא תיאור מלא. רמזים לקיומם של הפיקוזואה זוהו לראשונה באמצעות גני 18S ב-RNA הריבוזומלי בשנת 2007. האזורים האלה בגנום הכילו רצפי גנים לא מוכרים לצד רצפי גנים שהיו מוכרים כבר מקבוצות דומות. במאמר, מסבירים קלאוס ולנטין ולינדה מדלין, מחברי המחקר וביולוגים מולקולריים במכון אלפרד וגנר לחקר הקוטב והים בברמרהאבן, ש-"רצפי הגנים שנמצאו באצות אלה לא יכלו להיות קשורים לקבוצה מוכרת של אורגניזמים". האצות במחקר זה נמצאו בדגימות פלנקטון שמקורן מאזורים שונים בצפון האוקיינוס האטלנטי ובים התיכון וההפתעה העיקרית הייתה שהחוקרים גילו קבוצה של אורגניזמים שלמרות היותם חדשים לחלוטין במדע, לא היו מוכרים קודם. מלבד רצפי הגנים הלא מוכרים, החוקרים זיהו בדגימות גם חלבונים בשם פיקוביליפרוטאינים. באצות אדומיות, שאכן היום אנחנו חושבים שהן קרובות לפיקוזואה, חלבונים אלו מופיעים כפיגמנטים. אבל בקבוצת האצות שהתגלתה לאחרונה, נראה שהפיקוביליפרוטאינים כלולים בתוך הפלסטידים, שם מתרחשת הפוטוסינתזה. תגלית זו, סיפקה את האינדיקציה הברורה האחרונה לכך שהחוקרים גילו קבוצת אצות שלא זוהתה בעבר. מתוך הגילוי של הפיקוביליפרוטאינים (באנגלית, phycobiliproteins) ובגלל הגודל הקטן שלהם, החוקרים כינו את הקבוצה החדשה "Picobiliphyta". ב-2011 התפרסמו שני מחקרים שטענו שלמרות המחשבה הראשונית שמינים מקבוצה זאת מקיימים פוטוסינתזה, כנראה שטענה זאת אינה נכונה. מחקר משנת 2011 של צוות בינלאומי ממכון המחקר אקווריום של מונטריי ביי, אוניברסיטת דאלהוזי והמוזיאון לתולדות הטבע בלונדון מצא שלתאים שנמצאו באוקיינוס השקט אין סממנים המעידים על פיגמנטים פוטוסינתטיים, והגיע למסקנה שסביר להניח שמינים אלה אינם מקיימים פותוסינתזה. מחקר מאוחר יותר ב-2011, שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת רוטגרס ומעבדת ביגלו למדעי האוקיינוס, השתמש בריצוף של הגנום הגרעיני השלם משלושה תאי פיקוזואה בודדים כדי להראות גם שבתוך תאים אלה אין חלבונים ממוקדי-פלסטידים או שאריות של מערכת פוטוסינתטית. מכאן הסיקו שהפיקוזואה הם ככל הנראה הטרוטרופים ושאלמנטים כאלה שנמצאו בתוך התאים במחקרים קדומים הם תוצאה של תזונה. בשנת 2013, רמקומר סיניוסאן, ניקול סאוסן ומייקל מלקוניאן (כולם מאוניברסיטת קלן) יחד עם לינדה מדלין (מהאגודה הביולוגית הימית של בריטניה) תיארו רשמית את מה שנקרא עד אז כ"picobiliphytes" כמערכה חדשה בשם Picozoa, ובפרסום זה כללו גם פעם ראשונה חתכים של התאים מתחת למיקרוסקופ. מספר מאפיינים ייחודיים בתא מבססים את מיקומם הפילוגנטי העצמאי, כגון אברון הזנה ייחודי, תנועה יוצאת דופן וצורת תזונה הטרוטרופית. לא נמצאו עקבות של חלקיקים נגיפיים או חיידקיים בתוך התאים ההטרוטרופיים הללו, מה שגרם למחברים אלה להציע שהם ניזונים מחלקיקים אורגניים קטנים מאוד. משנת 2021, מאמרים שנעשה בהם ריצוף של מינים קרובים רבים של חד-תאיים הראו בצורה חד משמעית שהפיקוזואה אכן קרובים בעיקר לאדומיות, מה שהופך אותן לקבוצה היחידה בארכיפלסטידה שאינה יצרה אנדוסמביוזה עם ציאנובקטריה כדי לקיים פוטוסינתזה. מתוך המערכה כולה תואר רק מין אחד בצורה מלאה, וזה המין Picomonas judraskeda. מהתנהגותו הייחודית המתואר במאמר שתיאר את המין, ניתן ללמוד על ייחודה של המערכה הזאת. התאים במין זה מראים סגנון תנועה ייחודי מאוד, אחרי זמן ארוך בו הם יכולים לנוח, הם מתחילים רצף בו הם קופצים למרחק של 3-5 מיקרומטר הרחק מהמטרה שלהם ולאחר מכן במשך כ-2 שניות זזים באיטיות לעבר המטרה, לאחר מכן יש עצירה איטית שבסופה ״התנועה החפוזה״ (במאמר מכונה ״skedaddle״) בה הם זזים למעלה מ-50 מיקרומטרים לעבר המטרה שאליה הם רוצים להגיע. רצף התנועה המיוחד הזה יכול לחזור מספר פעמים לפני שהפרט נעצר לזמן ארוך נוסף. במחקרים רבים הוצע כי ה-Picozoa הם הטרוטרופים, והועלו השערות רבות לגבי מה אפשרי שיהיה סוג המזון שהם יצרכו. במסגרת מחקרים מאוחרים יותר שבהם נעשה מחקר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים של המבנים הפנימיים של התאים, נראה שפתח האכילה שלהם צר ולכן לא יכול לאפשר טריפה של איקריוטים אחרים. בנוסף לכך, מאחר שבריצוף מאוחר של פרטים חיים לא נמצאו חלקים של דנא בטקריאלי, החוקרים הניחו שפרטים אלה גם לא אכלו חיידקים שלמים. לאחר מכן, נותרו שתי תיאוריות מרכזיות: האחת הסבירה יותר היא שהתאים ניזונים מקולואיד של ליפופוליסכרידים שהם מולקולות חשובות בממברנות של חיידקים גראם-שליליים. במידה וזאת אכן האופציה הסבירה הדבר יכול להסביר גם את סגנון ״התנועה החפוזה״ של הפרטים שנועד ליצור תנועת שאיבה אל עבר פתח האכילה של הפרטים. התיאוריה השנייה שנותרה היא שמינים אלה ניזונים מוירוסים. מכיוון שווירוסים נפוצים מאוד בסביבה הימית, זהו הסבר אפשרי, וייתכן שלא נצפו שאריות של וירוסים בתוך התאים בגלל גודלם הקטן. מדיה וקבצים בנושא פיקוזואה בוויקישיתוף פיקוזואה, באתר NCBI (באנגלית) פיקוזואה, באתר האנציקלופדיה של החיים (באנגלית) פיקוזואה, באתר GBIF (באנגלית) Moreira D, López-García P (במאי 2014). "The rise and fall of Picobiliphytes: how assumed autotrophs turned out to be heterotrophs". BioEssays. 36 (5): 468–474. doi:10.1002/bies.201300176. PMC 4133654. PMID 24615955. {{cite journal}}: (עזרה) taxonomy, Taxonomy browser (unclassified Picozoa), www.ncbi.nlm.nih.gov Burki F, Kaplan M, Tikhonenkov DV, Zlatogursky V, Minh BQ, Radaykina LV, et al. (בינואר 2016). "Untangling the early diversification of eukaryotes: a phylogenomic study of the evolutionary origins of Centrohelida, Haptophyta and Cryptista". Proceedings. Biological Sciences. 283 (1823): 20152802. doi:10.1098/rspb.2015.2802. PMC 4795036. PMID 26817772. {{cite journal}}: (עזרה) Lax G, Eglit Y, Eme L, Bertrand EM, Roger AJ, Simpson AG (בדצמבר 2018). "Hemimastigophora is a novel supra-kingdom-level lineage of eukaryotes". Nature (באנגלית). 564 (7736): 410–414. Bibcode:2018Natur.564..410L. doi:10.1038/s41586-018-0708-8. PMID 30429611. {{cite journal}}: (עזרה) Cavalier-Smith T, Chao EE, Lewis R (בדצמבר 2015). "Multiple origins of Heliozoa from flagellate ancestors: New cryptist subphylum Corbihelia, superclass Corbistoma, and monophyly of Haptista, Cryptista, Hacrobia and Chromista". Molecular Phylogenetics and Evolution. 93: 331–362. doi:10.1016/j.ympev.2015.07.004. PMID 26234272. {{cite journal}}: (עזרה) Max E. Schön, Vasily V. Zlatogursky, Rohan P. Singh, Camille Poirier, Susanne Wilken, Varsha Mathur, Jürgen F. H. Strassert, Jarone Pinhassi, Alexandra Z. Worden, Patrick J. Keeling, Thijs J. G. Ettema, Jeremy G. Wideman, Fabien Burki, Single cell genomics reveals plastid-lacking Picozoa are close relatives of red algae, Nature Communications 12, 2021-11-17, עמ' 6651 doi: 10.1038/s41467-021-26918-0 Massana R, Guillou L, Díez B, Pedrós-Alió C (בספטמבר 2002). "Unveiling the organisms behind novel eukaryotic ribosomal DNA sequences from the ocean". Applied and Environmental Microbiology. 68 (9): 4554–4558. Bibcode:2002ApEnM..68.4554M. doi:10.1128/AEM.68.9.4554-4558.2002. PMC 124113. PMID 12200313. {{cite journal}}: (עזרה) Not F, Valentin K, Romari K, Lovejoy C, Massana R, Töbe K, et al. (בינואר 2007). "Picobiliphytes: A Marine Picoplanktonic Algal Group with Unknown Affinities to Other Eukaryotes" (PDF). Science. 315 (5809): 253–255. Bibcode:2007Sci...315..253N. doi:10.1126/science.1136264. PMID 17218530. {{cite journal}}: (עזרה) "New Group Of Algae Discovered: Picobiliphytes". ScienceDaily (באנגלית). 15 בינואר 2007. נבדק ב-2021-11-01. {{cite web}}: (עזרה)תחזוקה - ציטוט: url-status (link) "Bizarre New Form of Life Found in Arctic Ocean, Scientists Announce". National Geographic News. 11 בינואר 2007. אורכב מ-המקור ב-11 בפברואר 2008. נבדק ב-2009-06-17. {{cite web}}: (עזרה) Aronsson H, Sandelius AS (2008). The Chloroplast: Interactions with the Environment (Plant Cell Monographs). Berlin: Springer. p. 9. ISBN 978-3-540-68692-7. Kim E, Harrison JW, Sudek S, Jones MD, Wilcox HM, Richards TA, et al. (בינואר 2011). "Newly identified and diverse plastid-bearing branch on the eukaryotic tree of life". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (4): 1496–1500. Bibcode:2011PNAS..108.1496K. doi:10.1073/pnas.1013337108. PMC 3029697. PMID 21205890. {{cite journal}}: (עזרה) Yoon HS, Price DC, Stepanauskas R, Rajah VD, Sieracki ME, Wilson WH, et al. (במאי 2011). "Single-cell genomics reveals organismal interactions in uncultivated marine protists". Science. 332 (6030): 714–717. Bibcode:2011Sci...332..714Y. doi:10.1126/science.1203163. PMID 21551060. {{cite journal}}: (עזרה) Worden AZ, Dupont C, Allen AE (ביוני 2011). "Genomes of uncultured eukaryotes: sorting FACS from fiction". Genome Biology. 12 (6): 117. doi:10.1186/gb-2011-12-6-117. PMC 3218834. PMID 21722350. {{cite journal}}: (עזרה) Ramkumar Seenivasan, Nicole Sausen, Linda K. Medlin, Michael Melkonian, Picomonas judraskeda Gen. Et Sp. Nov.: The First Identified Member of the Picozoa Phylum Nov., a Widespread Group of Picoeukaryotes, Formerly Known as ‘Picobiliphytes’, PLOS ONE 8, 26 במרץ 2013, עמ' e59565 doi: 10.1371/journal.pone.0059565 Curtis A. Suttle, Viruses in the sea, Nature 437, 2005-09, עמ' 356–361 doi: 10.1038/nature04160