Revolutsiooniline avastus: nii tekkisid keerulised eukarüootid!

Revolutsiooniline avastus: nii tekkisid keerulised eukarüootid!

Mainzi, Valencia, Madridi ja Zürichi teadlased on murrangulises uuringus saanud olulisi teadmisi eukarüootide tekkest. Kuidas presse.uni-mainz.de Teadlased keskendusid selliste liikide nagu seente, taimede ja loomade aluseks olevate keeruliste rakkude evolutsiooni mõistmisele.

Varased eluvormid piirdusid prokarüootsete rakkudega, mille tsütoplasmas hõljus geneetiline materjal. Seevastu eukarüootidel on raku tuum ja arvukalt organelle, mis võimaldavad keerukat rakustruktuuri. Nende komplekssete rakkude moodustumist seletatakse endosümbiontide teooriaga, mis eeldab, et eukarüootid tekkisid bakterite ja arhee sümbioosi kaudu.

Evolutsioonilised üleminekud ja geenikasv

Uuringu keskne aspekt on evolutsiooniliste vaheühendite puudumine prokarüootide ja eukarüootide vahel. Tulemused avaldati mainekas teadusajakirjas PNAS, kus teadlased kasutasid geenide kasvu ja evolutsiooni analüüsimiseks kvantitatiivseid meetodeid.

Algselt täheldasid nad valku kodeerivate geenide ühtlast kasvu, millele järgnesid pinged, mis tekkisid geenide jätkuva kasvamise käigus. Selgub, et evolutsioon integreeris mittekodeerivad piirkonnad geeniplaani, et toetada geenide kasvu. Huvitav on see, et keskmine valgu pikkus jäi umbes 500 aminohappe juurde, samas kui geenid suutsid endiselt eksponentsiaalselt kasvada. Kriitiline evolutsiooniline üleminek on dateeritud 2,6 miljardi aasta tagusesse aega.

Need leiud geenide kasvu kohta ei ole olulised mitte ainult bioloogia jaoks, vaid on olulised ka muude teadusharude jaoks. Eukarüootse raku areng pani aluse mitmerakuliste organismide ja seksuaalsuse arengule.

Endosümbioosi roll

Lisaks evolutsioonilisele arengule on oluline arvestada endosümbioosi rolliga. Kuidas 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. Horisontaalne geeniülekanne (HGT) võib toimuda erinevate liikide vahel genoomboosi kaudu. See protsess viis mõlema organismi geenidega rakkude loomiseni, mis võib seletada mitokondrite ja kloroplastide omandamist.

Teadlaste seas on aga endiselt vaidlusi raku tuuma päritolu üle. Mitokondriaalne DNA pärineb nn kinnipüütud bakterite ringikujulistest genoomidest ja pärineb ainult emalt. Mitmed hüpoteesid eukarüootide päritolu ja rakutuuma kohta võistlevad, sealhulgas hüpotees, et prokarüootid tekitasid bakterikromosoomide ümber täiendava membraani.

Küsimus, kas raku tuum tekkis esimesena või alles pärast bakteritega sulandumist, jääb lahtiseks ja vajab edasist uurimist. Kõik hüpoteesid on kontrollitavad ja nõuavad täiendavat katsetamist, et teha kindlaks, milline neist on andmetega kõige paremini toetatud.

Arvestades evolutsioonibioloogide, arvutusbioloogide ja füüsikute üksteist täiendavaid lähenemisviise, näitab uuring interdistsiplinaarse koostöö potentsiaali teaduses ja tõstab esile elu arengu keerukust Maal.