Revolutionaire ontdekking: zo ontstonden complexe eukaryoten!

Revolutionaire ontdekking: zo ontstonden complexe eukaryoten!

In een baanbrekend onderzoek hebben onderzoekers uit Mainz, Valencia, Madrid en Zürich belangrijke inzichten verworven in de vorming van eukaryoten. Hoe presse.uni-mainz.de meldden dat wetenschappers zich concentreerden op het begrijpen van de evolutie van complexe cellen die de basis vormen van soorten zoals schimmels, planten en dieren.

Vroege levensvormen waren beperkt tot prokaryote cellen waarbij genetisch materiaal in het cytoplasma rondzweefde. Eukaryoten hebben daarentegen een celkern en talrijke organellen die een complexe celstructuur mogelijk maken. De vorming van deze complexe cellen wordt verklaard door de endosymbionttheorie, die stelt dat eukaryoten zijn ontstaan ​​door een symbiose tussen bacteriën en archaea.

Evolutionaire transities en gengroei

Een centraal aspect van het onderzoek is het gebrek aan evolutionaire tussenproducten tussen prokaryoten en eukaryoten. De resultaten werden gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift PNAS, waarbij de onderzoekers kwantitatieve methoden gebruikten om de groei en evolutie van genen te analyseren.

Aanvankelijk observeerden ze een uniforme groei van de eiwitcoderende genen, gevolgd door spanningen die ontstonden naarmate de genen bleven groeien. Het blijkt dat de evolutie niet-coderende regio's in de genenblauwdruk heeft geïntegreerd om de groei van genen te ondersteunen. Interessant genoeg stagneerde de gemiddelde eiwitlengte rond de 500 aminozuren, terwijl de genen nog steeds exponentieel konden groeien. Een cruciale evolutionaire transitie dateert van 2,6 miljard jaar geleden.

Deze bevindingen over de groei van genen zijn niet alleen van belang voor de biologie, maar hebben ook relevantie voor andere wetenschappelijke disciplines. De ontwikkeling van de eukaryotische cel legde de basis voor de ontwikkeling van meercellige organismen en seksualiteit.

De rol van endosymbiose

Naast de evolutionaire ontwikkeling is het belangrijk om rekening te houden met de rol van endosymbiose. Hoe 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), kan horizontale genoverdracht (HGT) plaatsvinden door genoomfusie tijdens endosymbiose tussen verschillende soorten. Dit proces leidde tot de creatie van cellen met genen van beide organismen, wat de verwerving van mitochondriën en chloroplasten zou kunnen verklaren.

Er zijn echter nog steeds discussies onder wetenschappers over de oorsprong van de celkern. Mitochondriaal DNA is afkomstig van circulaire genomen van zogenaamde ‘gevangen’ bacteriën en wordt alleen via de moeder overgeërfd. Verschillende hypothesen over de oorsprong van eukaryoten en de celkern concurreren met elkaar, waaronder de hypothese dat prokaryoten een extra membraan rond bacteriële chromosomen produceerden.

De vraag of de celkern eerst ontstond of pas na fusie met bacteriën blijft open en vereist verder onderzoek. Alle hypothesen zijn testbaar en vereisen verder experimenteren om te bepalen welke het beste door gegevens wordt ondersteund.

Gegeven de complementaire benaderingen van evolutiebiologen, computationele biologen en natuurkundigen, toont de studie het potentieel van interdisciplinaire samenwerking in de wetenschap en benadrukt het de complexiteit van de evolutie van het leven op aarde.