Iespējams, ka zinātnieki ir atraduši trūkstošo saikni starp vienkāršām un sarežģītām šūnām, kas veido visus dzīvniekus, augus un sēnes.
Zinātnieki uzskata, ka vienšūnas organismi, kurus sauc par Archaea, atrodas evolūcijas laika skalā starp primitīvajām baktērijām, kurām trūkst kodola, un sarežģītākām šūnām jeb eikariotiem. Tāpat kā viņu baktēriju brālēniem, Archaea trūkst kodola, bet mikrobi satur DNS un DNS replicējošos enzīmus, kas ļoti līdzinās tiem, kas atrodas eikariotos.
Daži zinātnieki teorē, ka eikarioti attīstījās pirms apmēram 2 miljardiem gadu no šiem starpposma organismiem, kad sena archaea satvēra garām ejošu mikroorganismu, iesūc to savā šūnu vēderā un pārveidoja par īslaicīgu kodolu. Citi ierosina, ka senču archaea izsūtīja klejojošus “pūtītes”, kas būvēti no savas šūnas sienas un piestiprinājās pie un pēc tam integrēja noderīgus vienšūnu organismus, kas darbojās kā mūsdienu organelli, vai orgāniem līdzīgas struktūras šūnās, kuras veic specializētas funkcijas.
Sīkāka informācija par šo galveno evolūcijas notikumu paliek drūma daļēji tāpēc, ka zinātnieki ir atraduši maz pierādījumu par pārejas periodu starp vienkāršām un sarežģītām šūnām. Bet tagad pētnieki ir precīzi norādījuši potenciālo tiltu starp prokariotiem un eikariotiem: pārsteidzošu līdzību, kas kodēta viņu olbaltumvielās.
Lai eukariotos iekļūtu kodolā, dažiem proteīniem ir īsas sekvences, kas pazīstamas kā kodola lokalizācijas signāli vai NLS. Pārvadātāja olbaltumvielas saista ar NLS un pēc tam pavada citas molekulas caur kodolmembra membrānas porām. Būtībā NLS darbojas kā mobilās drošības emblēma.
Lai gan Archaea trūkst kodolu, dažos no viņu proteīniem jebkurā gadījumā ir NLS līdzīgas nozīmītes, liecina pētījums, kas publicēts 10. septembrī žurnālā Molecular Biology and Evolution. Autori norāda, ka NLS ir pirms kodola izcelšanās un varētu būt kalpojis par evolūcijas atspēriena punktu, kas ļāva archaea pakāpeniski izvērsties sarežģītā dzīvē.
"Daba mēdz izgudrot no tā, kas tai jau ir," sacīja evolūcijas biologs Sergejs Meļņikovs, Jēlas universitātes pēcdoktorantūras pētnieks un pētījuma līdzautors.
Šīs NLS nozīmītes sniedz pierādījumus par starpposma formu starp vienkāršām un sarežģītām šūnām - atradumu, kas līdzvērtīgs putniem līdzīga dinozaura vai rāpojošu zivju atklāšanai kā paleontologam, Melnikovs stāstīja aģentūrai LIve Science. "Tas ir diezgan unikāli, lai apgalvotu, ka tādi pastāv Archaea ... Neviens pat nav domājis, ka viņiem vajadzētu meklēt NLS Archaea," sacīja skaitļošanas biologs Aravind Iyer, kurš pēta olbaltumvielu un genoma attīstību Nacionālajā biotehnoloģijas informācijas centrā, bet netika iesaistīts pašreizējā pētījumā.
Bet ne visi ir pārliecināti: divi eksperti pastāstīja Live Science, ka NLS, iespējams, nav evolucionārais smēķēšanas lielgabals, kas parāda, cik vienkāršas šūnas pārtapa sarežģītākās.
Rakšana šūnu fosiliju iegūšanai
Tā vietā, lai rakt caur skeleta paliekām, Meļņikovs devās rakšanai caur šūnu ribosomu olbaltumvielām, lai apkopotu to evolūcijas vēsturi. (Ribosomas ir šūnu rūpnīcas, kas palīdz samontēt olbaltumvielas.)
"Ir tikai nedaudz gēnu, kas ir visuresoši," kas nozīmē, ka tie ir visās dzīvības formās, sacīja Meļņikovs. Aptuveni puse no šiem konservētajiem gēniem kodē ribosomu olbaltumvielas, viņš skaidroja, fakts, kas liek domāt, ka olbaltumvielām ir ilgs evolūcijas mantojums, iespējams, sniedzas atpakaļ uz pašas dzīves sākumu. Eukariotos ribosomāli proteīni iekļūst modificējamā kodolā pirms veikala uzstādīšanas citoplazmā; pateicoties NLS, viņiem ir viegli piekļūt kodolam.
Salīdzinot ribosomu olbaltumvielu struktūru paraugos no visām trim dzīves jomām - Archaea, baktērijām un Eukarya -, Melnikovs tiecās pamanīt šīs parakstu secības. Viņa izpētītās Archaea grupas ir vienas no tām, kuras mūsdienās var atrast dabā.
Lūk, lūk, Meļņikovs un viņa kolēģi atklāja četrus arheoloģiskos proteīnus, kas aprīkoti ar drošības zīmēm, kas līdzīgas viņu eikariotu kolēģiem. NLS līdzīgas sekvences parādījās vairākās Archaea grupās, tāpēc pētnieki secināja, ka šī iezīme parādījās agri arheoloģiskās evolūcijas vēsturē. (Archaea, tomēr, NLS, iespējams, galvenokārt palīdz organismiem vieglāk identificēt nukleīnskābes, DNS un RNS pamatakmeņus. Kaut arī eikariotu NLS arī pilda šo funkciju, tie ir labāk zināmi, kā palīdzot olbaltumvielām kodolā.)
Komanda turpināja pārbaudīt, vai NLS ir funkcionāli savstarpēji aizvietojamas dažādās dzīves valstībās, apmainot eikariotu emblēmu par arheoloģisko. Zem gaismas mikroskopa šķita, ka arheālie NLS darbojas tāpat kā eikariotu NLS un piešķir tiem saistītajiem proteīniem VIP piekļuvi kodolam. Neskatoties uz to, ka tiek dalītas tās pašas funkcijas, NLS eikariotos un Archaea var nebūt evolucionāri saistītas, saka eksperti.
Piemēram, Iyer joprojām apšauba šo atradumu. NLS veido tikai pieci līdz seši olbaltumvielu veidojošie bloki, kurus sauc par aminoskābēm. Īsā garuma un īpašās ķīmiskās struktūras dēļ statistiski ticams, ka NLS proteīnos parādās tikai nejauši, Iyer pastāstīja Live Science.
Citiem vārdiem sakot, arheoloģiskās un eikariotu sekvences, iespējams, ir parādījušās neatkarīgi, un tāpēc tās nebūtu evolucionāri saistītas. Iyer sacīja, ka viņš būtu pārliecinātāks, ja turpmākie pētījumi atklātu arheālā NLS papildu olbaltumvielās, kas ir līdzīgas tām, kuras kodolā nonāk eikariotos.
"Galu galā tas tikai parāda, ka šīs secības, iespējams, bija pirms kodoliem," Buzz Baum, šūnu un evolūcijas biologs MRC Molekulāro šūnu bioloģijas laboratorijā Anglijā, Live Science pavēstīja e-pastā. Archaea, kurām ir daudz ģenētisku līdzību ar mūsdienu eikariotiem, joprojām trūkst kodolu un organellu, viņš paskaidroja, tāpēc ir grūti saprast, kā šie NLS izraisīja kodolu attīstību.
- Ārkārtējā dzīve uz Zemes: 8 savādi radījumi | Dzīvā zinātne
- 7 dzīves teorijas | Dzīvā zinātne
- Galerija: Dzīves varavīksne Lielajā Sāls ezerā | Ekstremofili | Tiešraide…
Sākotnēji publicēts Dzīvā zinātne.
