Οι επιστήμονες μπορεί να έχουν αποκαλύψει μια έλλειψη σύνδεσης μεταξύ απλών και σύνθετων κυττάρων, τα οποία αποτελούν όλα τα ζώα, τα φυτά και τους μύκητες.
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι μονοκύτταροι οργανισμοί που ονομάζονται Archaea βρίσκονται ανάμεσα σε πρωτόγονα βακτηρίδια, που στερούνται πυρήνα, και πιο πολύπλοκα κύτταρα ή ευκαρυωτικά, στο εξελικτικό χρονικό πλαίσιο. Όπως και τα βακτηριακά ξαδέλφια τους, η Αρχαία στερείται πυρήνα, αλλά τα μικρόβια περιέχουν ένζυμα που αναπαράγουν ϋΝΑ και DNA και μοιάζουν πολύ με εκείνα των ευκαρυωτών.
Μερικοί επιστήμονες θεωρούν ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια από αυτούς τους ενδιάμεσους οργανισμούς, όταν μια αρχαία αρχαία άρπαξε έναν περασμένο μικροοργανισμό, το ανέθρεψε στην κυτταρική κοιλιά της και την μεταμόρφωσε σε αυτοσχέδιο πυρήνα. Άλλοι προτείνουν ότι μια αρχαία αρχαιότητα έστειλε περιπλανώμενες "φλύαρες", που χτίστηκαν από το δικό της κυτταρικό τοίχωμα, που έσπευσαν και στη συνέχεια ενσωμάτωσαν χρήσιμους μονοκύτταρους οργανισμούς που λειτουργούσαν σαν σύγχρονα οργανίδια ή τις δομές που μοιάζουν με όργανα μέσα σε κύτταρα που εκτελούν εξειδικευμένα λειτουργίες.
Οι λεπτομέρειες που περιβάλλουν αυτό το μεγάλο εξελικτικό γεγονός παραμένουν σκοτεινές, εν μέρει επειδή οι επιστήμονες έχουν βρει λίγα στοιχεία της μεταβατικής περιόδου μεταξύ απλών και σύνθετων κυττάρων. Αλλά τώρα, οι ερευνητές έχουν εντοπίσει μια πιθανή γέφυρα μεταξύ των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών: μια εντυπωσιακή ομοιότητα που κωδικοποιείται στις πρωτεΐνες τους.
Στα ευκαρυωτικά, ορισμένες πρωτεΐνες φέρουν βραχείες αλληλουχίες, γνωστές ως σήματα πυρηνικής εντοπισμού ή NLSs, προκειμένου να εισέλθουν στον πυρήνα. Οι μεταφορικές πρωτεΐνες δεσμεύονται με NLS και στη συνέχεια συνοδεύουν ένα άλλο μόριο μέσω πόρων στην πυρηνική μεμβράνη. Στην ουσία, τα NLS λειτουργούν σαν ένα σήμα κυψελοειδούς ασφάλειας.
Αν και οι Αρχαία στερούνται πυρήνες, μερικές από τις πρωτεΐνες τους φέρουν κονκάρδες τύπου NLS ούτως ή άλλως, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 10 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Molecular Biology and Evolution. Οι συγγραφείς προτείνουν ότι τα NLSs προηγούνται της προέλευσης του πυρήνα και μπορεί να έχουν χρησιμεύσει ως εξελικτικός σκαλοπάτι που επέτρεψε στην αρχαιότητα να εξελιχθεί σταδιακά σε περίπλοκη ζωή.
"Η φύση τείνει να εφεύρει από αυτό που έχει ήδη", δήλωσε ο εξελικτικός βιολόγος Σεργκέι Μέλινκοφ, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Yale και συν-συγγραφέας της μελέτης.
Αυτά τα εμβλήματα NLS παρέχουν ενδείξεις για μια ενδιάμεση μορφή μεταξύ απλών και σύνθετων κυττάρων - ένα εύρημα που ισοδυναμεί με την αποκάλυψη ενός δεινοσαύρου που μοιάζει με πουλί ή το ψάρεμα που σέρνει ως παλαιοντολόγος, δήλωσε ο Μελνίκουφ στο LIve Science. "Αυτό είναι πολύ μοναδικό για να ισχυριστεί κανείς ότι υπάρχουν αυτά στα Αρχαία ... Κανείς δεν έχει σκεφτεί καν ότι θα πρέπει να ψάχνει για NLSs στην Αρχαία", δήλωσε ο υπολογιστής βιολόγος Aravind Iyer, ο οποίος μελετά την εξέλιξη πρωτεϊνών και γονιδιώματος στο Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών, αλλά δεν συμμετείχε στην τρέχουσα μελέτη.
Αλλά δεν είναι όλοι πεπεισμένοι: Δύο ειδικοί είπαν στη Live Science ότι τα NLSs μπορεί να μην είναι το εξελικτικό όπλο καπνίσματος που δείχνει πόσο απλά κύτταρα εξελίχθηκαν σε πιο σύνθετα.
Κοπή για κυψελοειδή απολιθώματα
Αντί να σκάψει μέσα από σκελετικά υπολείμματα, ο Μελνικόφ πήγε να σκάψει τις ριβοσωμικές πρωτεΐνες των κυττάρων για να συνθέσει μαζί την ιστορία τους για την εξέλιξη. (Τα ριβοσώματα είναι κυτταρικά εργοστάσια που βοηθούν στη συναρμολόγηση πρωτεϊνών.)
"Υπάρχουν μόνο λίγα γονίδια που είναι πανταχού παρόντα", που σημαίνει ότι είναι παρόντα σε όλες τις μορφές ζωής, δήλωσε ο Melnikov. Περίπου τα μισά από αυτά τα διατηρημένα γονίδια κωδικοποιούν ριβοσωμικές πρωτεΐνες, εξήγησε, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι πρωτεΐνες έχουν μια μακρά εξελικτική κληρονομιά, ενδεχομένως που εκτείνεται πίσω στην αρχή της ίδιας της ζωής. Στα ευκαρυωτικά, οι ριβοσωμικές πρωτεΐνες εισέρχονται στον πυρήνα που πρέπει να τροποποιηθούν πριν την εγκατάσταση του καταστήματος στο κυτταρόπλασμα. απολαμβάνουν εύκολη πρόσβαση στον πυρήνα χάρη στα NLS τους.
Συγκρίνοντας τη δομή των ριβοσωμικών πρωτεϊνών που ελήφθησαν από τα τρία πεδία της ζωής - τα Archaea, τα βακτήρια και η ευκαρυά - Melnikov είχαν ως στόχο να εντοπίσουν αυτές τις ακολουθίες υπογραφών. Οι ομάδες των Αρχαίων που διερεύνησε είναι μεταξύ αυτών που βρίσκονται σήμερα στη φύση.
Βέβαια, ο Μελνίκουφ και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν τέσσερις αρχαϊκές πρωτεΐνες εξοπλισμένες με κονκάρδες ασφαλείας παρόμοιες με τους ευκαρυωτικούς ομολόγους τους. Οι ακολουθίες τύπου NLS εμφανίστηκαν σε πολλές ομάδες του Archaea, έτσι οι ερευνητές συμπέραναν ότι το χαρακτηριστικό γνώρισμα είχε εμφανιστεί νωρίς στην αρχαία εξελικτική ιστορία. (Ωστόσο, στην Αρχαία, τα NLS βοηθούν κυρίως τους οργανισμούς να αναγνωρίσουν πιο εύκολα τα νουκλεϊκά οξέα, τα δομικά στοιχεία του DNA και του RNA.) Ενώ τα ευκαρυωτικά NLSs εξυπηρετούν και αυτή τη λειτουργία, είναι καλύτερα γνωστά για τη βοήθεια των πρωτεϊνών στον πυρήνα.
Η ομάδα συνέχισε να ελέγχει αν τα NLSs ήταν λειτουργικά εναλλάξιμα μεταξύ των βασιλείων της ζωής, αλλάζοντας ένα ευκαρυωτικό σήμα για ένα αρχαίο. Κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός, τα αρχαϊκά NLSs φάνηκαν να λειτουργούν ακριβώς όπως τα ευκαρυωτικά NLSs και χορήγησαν τις σχετικές πρωτεΐνες VIP πρόσβαση στον πυρήνα. Παρά το γεγονός ότι μοιράζονται τις ίδιες λειτουργίες, τα NLS στα ευκαρυωτικά και τα Αρχαία μπορεί να μην σχετίζονται εξελικτικά, λένε οι ειδικοί.
Ο Iyer, για παράδειγμα, παραμένει αμφίβολο για το εύρημα. Τα NLS αποτελούνται από πέντε έως έξι δομικά στοιχεία πρωτεϊνών, που ονομάζονται αμινοξέα. Λόγω του μικρού μήκους τους και της ιδιαίτερης χημικής τους δομής, τα NLSs είναι στατιστικά πιθανό να εμφανιστούν σε πρωτεΐνες με απλή ευκαιρία, δήλωσε ο Iyer στην Live Science.
Με άλλα λόγια, οι αρχαϊκές και ευκαρυωτικές αλληλουχίες μπορεί να έχουν αναπτυχθεί ανεξάρτητα και επομένως δεν θα σχετίζονται εξελικτικά. Ο Iyer είπε ότι θα ήταν πιο πεπεισμένος εάν περαιτέρω έρευνα αποκαλύπτει τα αρχαϊκά NLS σε πρόσθετες πρωτεΐνες, παρόμοιες με αυτές που εισέρχονται στον πυρήνα σε ευκαρυώτες.
"Τελικά, αυτό δείχνει απλώς ότι αυτές οι ακολουθίες προηγήθηκαν πιθανώς πυρήνες", δήλωσε ο Buzz Baum, κύτταρο και εξελικτικός βιολόγος στο εργαστήριο MRC για τη μοριακή κυτταρική βιολογία στην Αγγλία. Οι Αρχαία που μοιράζονται πολλές γενετικές ομοιότητες με τους σύγχρονους ευκαρυώτες εξακολουθούν να στερούνται πυρήνες και οργανίδια, εξήγησε, οπότε είναι δύσκολο να δούμε πώς αυτά τα NLS οδήγησαν στην ανάπτυξη πυρήνων.
- Ακραία Ζωή στη Γη: 8 Παράξενα πλάσματα | Ζωντανή επιστήμη
- 7 Θεωρίες για την Προέλευση της Ζωής Ζωντανή επιστήμη
- Γκαλερί: Ουράνιο Τόξο της Ζωής στη Μεγάλη Αλάτι Λίμνη Εξωμόφιλοι | Ζω…
Αρχικά δημοσιεύθηκε στις Ζωντανή επιστήμη.
