Επαναστατική ανακάλυψη: Έτσι προέκυψαν πολύπλοκοι ευκαρυώτες!

Επαναστατική ανακάλυψη: Έτσι προέκυψαν πολύπλοκοι ευκαρυώτες!

Σε μια πρωτοποριακή μελέτη, ερευνητές από το Μάιντς, τη Βαλένθια, τη Μαδρίτη και τη Ζυρίχη απέκτησαν σημαντικές γνώσεις για τον σχηματισμό των ευκαρυωτών. Πως presse.uni-mainz.de ανέφεραν, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στην κατανόηση της εξέλιξης πολύπλοκων κυττάρων που αποτελούν τη βάση ειδών όπως οι μύκητες, τα φυτά και τα ζώα.

Οι πρώιμες μορφές ζωής περιορίζονταν σε προκαρυωτικά κύτταρα που είχαν γενετικό υλικό να επιπλέει στο κυτταρόπλασμα. Αντίθετα, οι ευκαρυώτες έχουν έναν κυτταρικό πυρήνα και πολυάριθμα οργανίδια που επιτρέπουν μια πολύπλοκη κυτταρική δομή. Ο σχηματισμός αυτών των πολύπλοκων κυττάρων εξηγείται από τη θεωρία του ενδοσυμβίου, η οποία υποστηρίζει ότι οι ευκαρυώτες προέκυψαν μέσω μιας συμβίωσης μεταξύ βακτηρίων και αρχαίων.

Εξελικτικές μεταβάσεις και γονιδιακή ανάπτυξη

Κεντρική πτυχή της έρευνας είναι η έλλειψη εξελικτικών ενδιάμεσων μεταξύ προκαρυωτών και ευκαρυωτών. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο διάσημο επιστημονικό περιοδικό PNAS, με τους ερευνητές να χρησιμοποιούν ποσοτικές μεθόδους για να αναλύσουν την ανάπτυξη και την εξέλιξη των γονιδίων.

Αρχικά παρατήρησαν ομοιόμορφη ανάπτυξη των γονιδίων που κωδικοποιούν την πρωτεΐνη, ακολουθούμενη από εντάσεις που προέκυψαν καθώς τα γονίδια συνέχιζαν να αναπτύσσονται. Αποδεικνύεται ότι η εξέλιξη ενσωμάτωσε μη κωδικοποιητικές περιοχές στο γονιδιακό σχέδιο για να υποστηρίξει την ανάπτυξη των γονιδίων. Είναι ενδιαφέρον ότι το μέσο μήκος πρωτεΐνης παρέμεινε στάσιμο σε περίπου 500 αμινοξέα, ενώ τα γονίδια ήταν ακόμα σε θέση να αναπτυχθούν εκθετικά. Μια κρίσιμη εξελικτική μετάβαση χρονολογείται πριν από 2,6 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αυτά τα ευρήματα σχετικά με την ανάπτυξη των γονιδίων δεν είναι μόνο σημαντικά για τη βιολογία, αλλά έχουν επίσης σημασία για άλλους επιστημονικούς κλάδους. Η ανάπτυξη του ευκαρυωτικού κυττάρου έθεσε τα θεμέλια για την ανάπτυξη πολυκύτταρων οργανισμών και τη σεξουαλικότητα.

Ο ρόλος της ενδοσυμβίωσης

Εκτός από την εξελικτική ανάπτυξη, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ο ρόλος της ενδοσυμβίωσης. Πως bio.libretexts.org /20%3A_Phylogenies_and_the_History_of_Life/20.03%3A_Perspectives_on_the_Phylogenetic_Tree/20.3C%3A_Endosymbiotic_Theory_and_the_Evolution_of_Eukaryotes., η οριζόντια γονιδιακή μεταφορά μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια της μεταφοράς διαφορετικών γονιδίων biym (HGT). Αυτή η διαδικασία οδήγησε στη δημιουργία κυττάρων με γονίδια και από τους δύο οργανισμούς, τα οποία θα μπορούσαν να εξηγήσουν την απόκτηση μιτοχονδρίων και χλωροπλαστών.

Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν συζητήσεις μεταξύ των επιστημόνων σχετικά με την προέλευση του κυτταρικού πυρήνα. Το μιτοχονδριακό DNA προέρχεται από κυκλικά γονιδιώματα των λεγόμενων «συλλαμβανόμενων» βακτηρίων και κληρονομείται μόνο από τη μητέρα. Αρκετές υποθέσεις σχετικά με την προέλευση των ευκαρυωτών και τον πυρήνα του κυττάρου ανταγωνίζονται, συμπεριλαμβανομένης της υπόθεσης ότι οι προκαρυώτες παρήγαγαν μια πρόσθετη μεμβράνη γύρω από τα βακτηριακά χρωμοσώματα.

Το ερώτημα εάν ο κυτταρικός πυρήνας εμφανίστηκε πρώτος ή μόνο μετά τη σύντηξη με βακτήρια παραμένει ανοιχτό και απαιτεί περαιτέρω έρευνα. Όλες οι υποθέσεις είναι ελεγχόμενες και απαιτούν περαιτέρω πειραματισμό για να προσδιοριστεί ποια υποστηρίζεται καλύτερα από δεδομένα.

Δεδομένων των συμπληρωματικών προσεγγίσεων εξελικτικών βιολόγων, υπολογιστικών βιολόγων και φυσικών, η μελέτη δείχνει τις δυνατότητες διεπιστημονικής συνεργασίας στην επιστήμη και υπογραμμίζει την πολυπλοκότητα της εξέλιξης της ζωής στη Γη.