Revolutionär upptäckt: Det var så komplexa eukaryoter uppstod!

Revolutionär upptäckt: Det var så komplexa eukaryoter uppstod!

I en banbrytande studie har forskare från Mainz, Valencia, Madrid och Zürich fått viktiga insikter om bildandet av eukaryoter. Hur presse.uni-mainz.de rapporterat fokuserade forskare på att förstå utvecklingen av komplexa celler som utgör grunden för arter som svampar, växter och djur.

Tidiga livsformer var begränsade till prokaryota celler som hade genetiskt material som svävade runt i cytoplasman. Däremot har eukaryoter en cellkärna och många organeller som möjliggör en komplex cellstruktur. Bildandet av dessa komplexa celler förklaras av endosymbiont-teorin, som postulerar att eukaryoter uppstod genom en symbios mellan bakterier och arkéer.

Evolutionära övergångar och gentillväxt

En central aspekt av forskningen är bristen på evolutionära mellanprodukter mellan prokaryoter och eukaryoter. Resultaten publicerades i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften PNAS, där forskarna använde kvantitativa metoder för att analysera tillväxten och utvecklingen av gener.

De observerade initialt enhetlig tillväxt av de proteinkodande generna, följt av spänningar som uppstod när generna fortsatte att växa. Det visar sig att evolutionen integrerade icke-kodande regioner i genplanen för att stödja tillväxten av gener. Intressant nog stagnerade den genomsnittliga proteinlängden på cirka 500 aminosyror, medan generna fortfarande kunde växa exponentiellt. En kritisk evolutionär övergång dateras till 2,6 miljarder år sedan.

Dessa fynd om tillväxten av gener är inte bara viktiga för biologin, utan har också relevans för andra vetenskapliga discipliner. Utvecklingen av den eukaryota cellen lade grunden för utvecklingen av flercelliga organismer och sexualitet.

Endosymbios roll

Förutom evolutionär utveckling är det viktigt att överväga rollen av endosymbios. Hur 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), horisontell genöverföring (HGT) kan ske genom en. genomebios av olika arter. Denna process ledde till skapandet av celler med gener från båda organismerna, vilket kunde förklara förvärvet av mitokondrier och kloroplaster.

Men det finns fortfarande debatter bland forskare om ursprunget till cellkärnan. Mitokondrie-DNA kommer från cirkulära genom från så kallade "fångade" bakterier och ärvs endast maternellt. Flera hypoteser om ursprunget för eukaryoter och cellkärnan konkurrerar, inklusive hypotesen att prokaryoter producerade ytterligare ett membran runt bakteriella kromosomer.

Frågan om cellkärnan uppstod först eller först efter fusion med bakterier förblir öppen och kräver ytterligare forskning. Alla hypoteser är testbara och kräver ytterligare experiment för att avgöra vilken som bäst stöds av data.

Med tanke på de kompletterande tillvägagångssätten hos evolutionära biologer, beräkningsbiologer och fysiker, visar studien potentialen för tvärvetenskapligt samarbete inom vetenskap och belyser komplexiteten i livets utveckling på jorden.