Mokslininkai galbūt atrado trūkstamą grandį tarp paprastų ir sudėtingų ląstelių, kurios sudaro visus gyvūnus, augalus ir grybelius.
Mokslininkai mano, kad vienaląsčiai organizmai, vadinami Archaea, yra evoliucijos laiko juostoje tarp primityviųjų bakterijų, kuriose nėra branduolio, ir sudėtingesnių ląstelių arba eukariotų. Kaip ir jų bakteriniai pusbroliai, Archaea neturi branduolio, tačiau mikrobuose yra DNR ir DNR replikuojančių fermentų, kurie labai panašūs į eukariotuose esančius.
Kai kurie mokslininkai teoretikuoja, kad eukariotai išsivystė maždaug prieš 2 milijardus metų iš šių tarpinių organizmų, kai senovės archaja pasisavino praeinantį mikroorganizmą, įsiurbė jį į savo ląstelių pilvą ir pavertė greitį sukeliančiu branduoliu. Kiti siūlo, kad protėvių archaja išsiųsdavo klajojančius „pūslelius“, pastatytus iš savo ląstelių sienos, kurie atsiremdavo į ir paskui integruodavo naudingus vienaląsčius organizmus, kurie veikė kaip šių dienų organelės, arba organus primenančias struktūras ląstelių viduje, atliekančias specializuotas funkcijas. funkcijos.
Informacija apie šį pagrindinį evoliucijos įvykį išlieka niūri, iš dalies dėl to, kad mokslininkai rado mažai įrodymų apie pereinamąjį periodą tarp paprastų ir sudėtingų ląstelių. Tačiau dabar tyrėjai tiksliai nustatė potencialų tiltelį tarp prokariotų ir eukariotų: ryškus jų baltymų užkoduotas panašumas.
Eukariotuose tam tikri baltymai, norėdami patekti į branduolį, turi trumpas sekas, žinomas kaip branduolio lokalizacijos signalai arba NLS. Transporterio baltymai jungiasi su NLS ir tada lydi kitą molekulę per branduolio membranos poras. Iš esmės NLS veikia kaip korinio saugumo ženklelis.
Nors Archaea neturi branduolių, vis dėlto kai kurie jų baltymai nešioja į NLS panašius ženklelius, rašoma žurnale „Molecular Biology and Evolution“ rugsėjo 10 d. Paskelbtame tyrime. Autoriai siūlo, kad NLS vyravo prieš branduolio kilmę ir galėjo būti evoliucijos žingsnis, leidęs archajai pamažu vystytis į sudėtingą gyvenimą.
„Gamta linkusi išrasti iš to, ką jau turi“, - teigė evoliucijos biologas Sergejus Melnikovas, Jeilio universiteto podoktorantūros tyrėjas ir tyrimo bendraautorius.
Šie NLS ženkleliai įrodo, kad tarp paprastų ir sudėtingų ląstelių yra tarpinė forma - radinys, prilygstantis paukščių pavidalo dinozaurų ar skendinčių žuvų, kaip paleontologo, atidengimui, - „LIve Science“ pasakojo Melnikovas. „Tai gana unikalu teigiant, kad jie egzistuoja Archajoje ... Niekas net nepagalvojo, kad turėtų ieškoti NLS Archajoje“, - sakė skaičiavimo biologas Aravindas Iyeris, tiriantis baltymų ir genomo evoliuciją Nacionaliniame biotechnologijų informacijos centre, tačiau nedalyvavo dabartiniame tyrime.
Tačiau ne visi įsitikinę: du ekspertai „Live Science“ teigė, kad NLS gali būti ne evoliucinis rūkymo ginklas, parodantis, kaip paprastos ląstelės išsivystė į sudėtingesnes.
Kasimas ląstelių fosilijoms
Užuot kasinėjęs skeleto liekanas, Melnikovas ėmėsi kasti ląstelių ribosomų baltymus, kad sudarytų savo evoliucijos istoriją. (Ribosomos yra ląstelių gamyklos, padedančios surinkti baltymus.)
„Yra tik nedaugelis visur esančių genų“, - tai reiškia, kad jų yra visose gyvybės formose, sakė Melnikovas. Pasak jo, maždaug pusė iš tų konservuotų genų koduoja ribosomų baltymus, o tai rodo, kad baltymai turi ilgą evoliucinį palikimą, kuris galbūt tęsiasi iki paties gyvenimo pradžios. Eukariotuose ribosomų baltymai patenka į modifikuojamą branduolį, prieš pradėdami parduotuvę citoplazmoje; jų NLS dėka jie lengvai pasiekia branduolį.
Palygindamas ribosomų baltymų, paimtų iš visų trijų gyvenimo sričių - Archaea, bakterijų ir Eukarya, struktūrą, Melnikovas siekė pastebėti šias parašo sekas. Jo tiriamos „Archaea“ grupės yra tarp tų, kurias šiandien galima rasti gamtoje.
Štai ir Melnikovas su kolegomis išrado keturis archeologinius baltymus, turinčius saugumo ženklus, panašius į jų eukariotinius kolegas. Į NLS panašios sekos pasirodė keliose Archaea grupėse, todėl tyrėjai padarė išvadą, kad šis bruožas atsirado ankstyvoje archeologinės evoliucijos istorijoje. (Tačiau Archaea mieste NLS tikriausiai daugiausia padeda organizmams lengviau identifikuoti nukleorūgštis, DNR ir RNR blokus. Nors eukariotinės NLS taip pat atlieka šią funkciją, jos geriau žinomos kaip baltymų patekimas į branduolį.)
Komanda ištyrė, ar NLS yra praktiškai keičiamos įvairiose gyvenimo karalystėse, ir iškeitė eukariotinį ženklelį į archeologinį. Po šviesos mikroskopu pasirodė, kad archeologiniai NLS veikia taip pat kaip eukariotiniai NLS ir suteikė jiems galimybę su savo susijusiais baltymais patekti į branduolį. Nepaisant tų pačių funkcijų, NLS eukariotuose ir Archaea gali būti nesusiję evoliuciškai, teigia ekspertai.
Pavyzdžiui, Iyeris abejoja radiniu. NLS sudaro tik nuo penkių iki šešių baltymų struktūros blokų, vadinamų aminorūgštimis. Dėl trumpo ilgio ir tam tikros cheminės struktūros statistiškai tikėtina, kad NLS baltymuose atsiranda tik atsitiktinai, sakė Iyeris „Live Science“.
Kitaip tariant, archeologinės ir eukariotinės sekos galėjo pasirodyti savarankiškai, todėl jos nebus evoliuciškai susijusios. Iyeris teigė esąs labiau įsitikinęs, jei tolesni tyrimai suras archeologinius NLS papildomuose baltymuose, panašiuose į tuos, kurie patenka į branduolį eukariotuose.
„Galų gale tai tik parodo, kad šios sekos greičiausiai buvo prieš branduolius“, - „Live Science“ elektroniniame laiške pasakojo Anglijos MRC Molekulinių ląstelių biologijos laboratorijos ląstelių ir evoliucijos biologas Buzz Baumas. Archaea, turinčios daug genetinių panašumų su šiuolaikiniais eukariotais, vis dar neturi branduolių ir organelių, aiškino jis, todėl sunku suvokti, kaip šie NLS paskatino branduolių vystymąsi.
- Nepaprastas gyvenimas žemėje: 8 keistos būtybės | Gyvasis mokslas
- 7 gyvybės kilmės teorijos | Gyvasis mokslas
- Galerija: Gyvenimo vaivorykštė Didžiajame druskos ežere | Ekstremofilai | Gyvai ...
Iš pradžių paskelbta Gyvasis mokslas.
