Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Energia niezbędna do ewolucji złożonych form życia

Naukowcy z Niemiec i Wlk. Brytanii wysunęli nową, radykalną teorię na temat ewolucji złożonych form życia, sugerując jej uzależnienie od mitochondriów, malutkich elektrowni występujących w komórkach jądrowców, do których należą wszystkie złożone formy życia na naszej planecie,...

Naukowcy z Niemiec i Wlk. Brytanii wysunęli nową, radykalną teorię na temat ewolucji złożonych form życia, sugerując jej uzależnienie od mitochondriów, malutkich elektrowni występujących w komórkach jądrowców, do których należą wszystkie złożone formy życia na naszej planecie, w tym zwierzęta, rośliny, grzyby i glony. Badania, których wyniki zostały niedawno zaprezentowane w czasopiśmie Nature, zostały dofinansowane w części ze środków unijnych. Naukowcy od dawna byli przekonani, że ewolucja jądra jest kluczem do złożonej formy życia. Natomiast dr Nick Lane z University College w Londynie (UCL) w Wlk. Brytanii i dr William Martin z Uniwersytetu w Dusseldorfie w Niemczech są przekonani, że to mitochondria odegrały kluczową rolę w pojawianiu się złożonych innowacji, takich jak jądro, z uwagi na pełnioną przez nie funkcję źródła energii komórki. "Podstawowe zasady są uniwersalne" - zauważa dr Lane z Wydziału Genetyki, Ewolucji i Środowiska UCL. "Energia jest niezbędna, nawet w sferze ewolucyjnych wynalazków. Nawet przybysze z kosmosu będą potrzebować mitochondriów." Zdaniem dr Lane'a to odkrycie "obala tradycyjny pogląd, że przejście w złożone komórki eukariotyczne wymagało jedynie odpowiedniego rodzaju mutacji", wskazując że ewolucja z prostych prokariota, takich jak bakterie, "wymagało tak naprawdę swoistego rodzaju rewolucji przemysłowej pod względem produkcji energii". Dr Lane wyjaśnia, że na poziomie komórkowym, ludzie mają znacznie więcej wspólnego z grzybami, magnoliami i nagietkami niż z bakteriami, ponieważ mamy wspólne komórki z wyspecjalizowanymi komorami, wśród których można wyróżnić centrum informacyjne, jądro i mitochondria. Wszystkie te jądrowce mają wspólnego przodka, który pojawił się zaledwie raz w ciągu 4 miliardów lat ewolucji. Naukowcy zademonstrowali, w jaki sposób jądrowce gromadzą dodatkowe geny i białka, podczas gdy bakterie nie kłopoczą się tym. Koncentrując się na energii dostępnej dla każdego genu, naukowcy wykazali, że średnia komórka eukariotyczna może utrzymać aż 200.000 razy więcej genów niż bakterie. "To zapewnia jądrowcom surowiec, który pozwala im gromadzić nowe geny, wielkie rodziny genów i systemy nadzorujące na skalę, która jest całkowicie nieosiągalna dla bakterii" - mówi dr Lane. "Jest to podstawa złożoności, nawet jeżeli nie zawsze wykorzystywana." Zauważa również, że "bakterie znajdują się na dnie głębokiej rozpadliny w pejzażu energetycznym i nigdy nie znalazły z niej wyjścia", dodając że "mitochondria zapewniają jądrowcom cztery lub pięć rzędów wielkości więcej energii na gen, co umożliwiło im przekopanie się przez ściany tej rozpadliny". Naukowcy odkryli również, dlaczego bakterie nie są w stanie rozczłonkować się, aby skorzystać na posiadaniu mitochondriów. Ich zdaniem odpowiedź kryje się w malutkim genomie mitochondrialnym, którego geny są niezbędne do oddychania komórkowego i bez nich komórka eukariotyczna umiera. Wraz ze wzrostem rozmiarów i energetyczności komórek potrzebują one więcej kopii genów mitochondrialnych, aby utrzymać się przy życiu. Bakterie stają dokładnie przed tym samym problemem. Mogą sobie z nim poradzić tworząc tysiące kopii całego genomu, ale całe DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) stanowi ogromny wydatek energetyczny, który przygniata nawet olbrzymie bakterie i powstrzymuje je przed przekształceniem się w bardziej złożone jądrowce. "Jednym rozwiązaniem jest przedostanie się w jakiś sposób jednej komórki do wnętrza drugiej - endosymbioza" - stwierdza dr Lane. Jednakże podczas gdy komórki w komórkach są powszechne u jądrowców, które często pochłaniają inne komórki, to są one niezwykle rzadkie u bardziej sztywnych bakterii. A to zdaniem naukowców może dobrze wyjaśniać, dlaczego złożone formy życia wyewoluowały tylko raz w całej historii Ziemi.

Kraje

Niemcy