Vedci mohli objaviť chýbajúce spojenie medzi jednoduchými a komplexnými bunkami, ktoré tvoria všetky zvieratá, rastliny a huby.
Vedci považujú jednobunkové organizmy zvané Archaea, aby ležali medzi primitívnymi baktériami, ktorým chýba jadro a zložitejšie bunky alebo eukaryoty na vývojovej časovej osi. Podobne ako ich bakteriálne bratranci, Archaea nemá jadro, ale mikróby obsahujú enzýmy replikujúce DNA a DNA, ktoré sa veľmi podobajú enzýmom v eukaryotoch.
Niektorí vedci sa domnievajú, že eukaryoty sa vyvinuli asi pred 2 miliardami rokov z týchto medziľahlých organizmov, keď staroveký archaea chytil prechádzajúci mikroorganizmus, nasal ho do svojho bunkového brucha a premenil ho na provizórne jadro. Iní naznačujú, že predok archaea rozoslal putujúce „buchty“ postavené z vlastnej bunkovej steny, ktoré sa zachytili a potom integrovali užitočné jednobunkové organizmy, ktoré fungovali ako moderné organely alebo štruktúry podobné orgánom vo vnútri buniek, ktoré vykonávajú špecializované funkcie.
Detaily okolo tejto hlavnej evolučnej udalosti zostávajú nejasné, čiastočne preto, že vedci našli len málo dôkazov o prechodnom období medzi jednoduchými a komplexnými bunkami. Teraz však vedci určili potenciálny most medzi prokaryotami a eukaryotmi: výrazná podobnosť zakódovaná v ich proteínoch.
V eukaryotoch určité proteíny nesú krátke sekvencie, známe ako nukleárne lokalizačné signály alebo NLS, aby vstúpili do jadra. Transportné proteíny sa viažu s NLS a potom sprevádzajú ďalšiu molekulu cez póry v jadrovej membráne. NLS sa v podstate správajú ako symbol celulárnej bezpečnosti.
Hoci Archaea nemá jadrá, niektoré z ich proteínov majú aj tak odznaky podobné NLS, podľa štúdie uverejnenej 10. septembra v časopise Molecular Biology and Evolution. Autori naznačujú, že NLS predchádzali vzniku jadra a mohli slúžiť ako evolučný odrazový mostík, ktorý umožnil postupne sa archaea vyvinúť do zložitého života.
„Príroda má tendenciu vymýšľať to, čo už má,“ povedal evolučný biológ Sergey Melnikov, postgraduálny výskumník na Yale University a spoluautor štúdie.
Tieto odznaky NLS poskytujú dôkaz o prechodnej forme medzi jednoduchými a zložitými bunkami - nález rovnocenný s odhalením dinosaura podobného vtákom alebo plazením rýb ako paleontológa, Melnikov povedal pre LIve Science. „Je to úplne jedinečné tvrdiť, že tieto existujú v Archaea… Nikto si ani nemyslel, že by mali hľadať NLS v Archaea,“ povedal výpočtový biológ Aravind Iyer, ktorý študuje vývoj proteínov a genómov v Národnom stredisku pre biotechnologické informácie, ale nebol zapojený do tejto štúdie.
Nie všetci sú však presvedčení: Dvaja odborníci povedali spoločnosti Live Science, že NLS nemusia byť evolučnou fajčiarskou pištoľou, ktorá ukazuje, ako sa jednoduché bunky vyvinuli na zložitejšie.
Kopanie bunkových fosílií
Namiesto toho, aby sa kopal cez kostrové zvyšky, Melnikov išiel kopať cez ribozomálne proteíny buniek, aby spojil ich evolučnú históriu. (Ribozómy sú bunkové továrne, ktoré pomáhajú pri zostavovaní proteínov.)
„Existuje iba niekoľko génov, ktoré sú všadeprítomné,“ čo znamená, že sú prítomné vo všetkých formách života, povedal Melnikov. Približne polovica týchto konzervovaných génov kóduje ribozomálne proteíny, vysvetlil, čo naznačuje, že proteíny majú zdĺhavý evolučný odkaz, ktorý sa pravdepodobne predlžuje až do samotného začiatku života. V eukaryotoch vstupujú ribozomálne proteíny do jadra, ktoré sa má modifikovať, pred založením obchodu v cytoplazme; vďaka ich NLS majú ľahký prístup k jadru.
Porovnaním štruktúry ribozomálnych proteínov odobratých zo všetkých troch domén života - Archaea, Bacteria a Eukarya - Melnikov sa zamerali na odhalenie týchto signatúrnych sekvencií. Skupiny Archaea, ktoré skúmal, patria medzi tie, ktoré sa dnes dajú nájsť v prírode.
Hľa, hľa, Melnikov a jeho kolegovia objavili štyri archaálne proteíny vybavené bezpečnostnými znakmi podobnými ich eukaryotickým náprotivkom. Sekvencie podobné NLS sa objavili vo viacerých skupinách Archaea, takže vedci dospeli k záveru, že tento rys sa objavil na začiatku archaálnej evolučnej histórie. (Avšak v Archaea NLS pravdepodobne pomáhajú organizmom ľahšie identifikovať nukleové kyseliny, stavebné bloky DNA a RNA. Zatiaľ čo eukaryotické NLS tiež slúžia tejto funkcii, sú lepšie známe tým, že pomáhajú proteínom v jadre.)
Tím pokračoval v testovaní, či boli NLS funkčne zameniteľné medzi kráľovstvami života a vymieňali eukaryotický odznak za archaealský. Zdá sa, že pod svetelným mikroskopom archaálne NLS fungujú rovnako ako eukaryotické NLS a udeľujú svojim pridruženým proteínom VIP prístup k jadru. Odborníci tvrdia, že napriek zdieľaniu rovnakých funkcií NLS v eukaryotoch a Archaea nemusia byť evolučne prepojené.
Iyer napríklad o tomto zistení pochybuje. NLS sú tvorené iba piatimi až šiestimi proteínovými stavebnými blokmi, ktoré sa nazývajú aminokyseliny. Iyer povedal pre Live Science kvôli svojej krátkej dĺžke a konkrétnej chemickej štruktúre štatisticky pravdepodobný výskyt NLS v proteínoch.
Inými slovami, archaealské a eukaryotické sekvencie sa mohli objaviť nezávisle, a preto by nemali evolučne príbuzné. Iyer povedal, že by bol presvedčenejší, keby ďalší výskum odhalil archaálne NLS v ďalších proteínoch, proteínoch podobných tým, ktoré vstupujú do jadra v eukaryotoch.
„Nakoniec to len ukazuje, že tieto sekvencie pravdepodobne predchádzali jadrám,“ povedal Buzz Baum, bunkový a evolučný biológ v laboratóriu MRC pre molekulárnu bunkovú biológiu v Anglicku. Archaea, ktoré zdieľajú mnoho genetických podobností s modernými eukaryotmi, stále nemajú jadrá a organely, vysvetlil, takže je ťažké pochopiť, ako tieto NLS viedli k vývoju jadier.
- Extrémny život na Zemi: 8 bizarných tvorov Live Science
- 7 teórií o pôvode života Live Science
- Galéria: Dúha života vo Veľkom soľnom jazere Extremofily Živé ...
Pôvodne uverejnené na Live Science.
