Znanstvenici su možda pronašli vezu koja nedostaje između jednostavnih i složenih stanica, koje čine sve životinje, biljke i gljivice.
Znanstvenici smatraju da jednocelični organizmi zvani Archaea leže između primitivnih bakterija kojima nedostaje jezgra i složenijih stanica ili eukariota na evolucijskoj vremenskoj traci. Poput njihovih bakterijskih rođaka, Archaea nema jezgro, ali mikrobi sadrže DNK i enzime koji se umnožavaju DNK koji su vrlo slični onima u eukariota.
Neki znanstvenici teoretiziraju da su eukarioti evoluirali prije otprilike dvije milijarde godina iz ovih intermedijarnih organizama, kad je drevna arheja zgrabila mikroorganizam koji prolazi, usisala ga u svoj stanični trbuh i pretvorila ga u improvizirano jezgro. Drugi predlažu da arheje predaka šalju lutajuće „mješavine“, izgrađene od vlastite stanične stijenke, koje se zasukaju i zatim integriraju korisne jednocelične organizme koji su djelovali poput organela modernog doba ili organa sličnih organima unutar stanica koje izvode specijalizirane funkcije.
Pojedinosti oko ovog velikog evolucijskog događaja ostaju mutne, dijelom i zbog toga što su znanstvenici pronašli malo dokaza o prijelaznom razdoblju između jednostavnih i složenih stanica. Ali sada, istraživači su odredili potencijalni most između prokariota i eukariota: upečatljiva sličnost kodirana u njihovim proteinima.
U eukariotama određeni proteini nose kratke sekvence, poznate kao signali nuklearne lokalizacije ili NLS, kako bi ušli u jezgro. Proteinski transporteri vežu se s NLS-om i zatim prate drugu molekulu kroz pore u nuklearnoj membrani. U osnovi, NLS-ovi djeluju poput mobilne sigurnosne značke.
Iako u Archaei nedostaju jezgre, neki njihovi proteini ionako nose značke slične NLS-u, pokazala je studija objavljena 10. rujna u časopisu Molecular Biology and Evolution. Autori sugeriraju da su NLS prije nastanka jezgre mogli poslužiti kao evolucijski odskočni kamen koji je omogućio da se arhee postupno razvija u složen život.
"Priroda teži izmišljanju onoga što već ima", rekao je evolucijski biolog Sergej Melnikov, postdoktorski istraživač sa Sveučilišta Yale i koautor studije.
Ove NLS značke pružaju dokaz o posrednom obliku između jednostavnih i složenih stanica - nalaz koji je ekvivalentan otkrivanju dinosaura poput ptica ili puzajućoj ribi kao paleontolog, rekao je Melnikov za LIve Science. "Ovo je prilično jedinstveno za tvrdnju da takve postoje u Archaei ... Nitko nije ni pomislio da bi trebali tražiti NLS-ove u Archaei," rekla je računalna biologinja Aravind Iyer, koja proučava evoluciju proteina i genoma u Nacionalnom centru za biotehnološke informacije, ali nije bio uključen u trenutnu studiju.
Ali nisu svi uvjereni: Dva stručnjaka su za Live Science rekla da NLS-ovi možda nisu evolucijski pištolj za pušenje koji pokazuje kako su se jednostavne stanice razvile u složenije.
Kopanje za stanične fosile
Umjesto da kopaju kosturne ostatke, Melnikov je krenuo kopati kroz ribosomske bjelančevine stanica da bi spojili svoju evolucijsku povijest. (Ribosomi su stanične tvornice koje pomažu u sakupljanju proteina.)
"Postoji samo nekoliko gena koji su sveprisutni", što znači da su prisutni u svim životnim oblicima, rekao je Melnikov. Otprilike polovica tih sačuvanih gena kodira ribosomalne proteine, objasnio je, činjenica koja sugerira da proteini imaju dugotrajno evolucijsko nasljeđe, vjerojatno se protežu do samog početka života. U eukariotama ribosomalni proteini ulaze u jezgro koje će se modificirati prije nego što se postavi na citoplazmu. uživaju u jednostavnom pristupu jezgri zahvaljujući svojim NLS-ovima.
Usporedbom strukture ribosomalnih proteina uzorkovanih iz sva tri područja života - Archaea, Bakterije i Eukarije - Melnikov je imao za cilj uočiti ove sljedbe potpisa. Archaea skupine koje je istraživao spadaju u one koje se danas mogu naći u prirodi.
Evo, Melnikov i njegovi kolege otkrili su četiri arhealna proteina opremljena sigurnosnim značkama sličnim njihovim eukariotskim kolegama. NLS-slične sekvence pojavile su se u više grupa Archeea, pa su istraživači zaključili da se to obilježje pojavilo početkom arhejske evolucijske povijesti. (U Archaei, međutim, NLS vjerojatno uglavnom pomaže organizmima da lakše identificiraju nukleinske kiseline, građevne blokove DNK i RNK. Iako eukariotski NLS-ovi služe i ovoj funkciji, poznatiji su po tome što pomažu bjelančevinama u jezgru.)
Tim je testirao da li su NLS funkcionalno zamijenivi u kraljevstvima života, izmjenjujući eukariotsku značku za arheološku. Ispod svjetlosnog mikroskopa činilo se da arheološki NLS-ovi djeluju baš poput eukariotskih NLS-a i davali su njihovim proteinima VIP pristup jezgri. Iako dijele iste funkcije, NLS-ovi kod eukariota i Archaea možda nisu evolucijski povezani, kažu stručnjaci.
Iyer, na primjer, ostaje sumnjiv u pogledu nalaza. NLS-ovi se sastoje od samo pet do šest građevinskih blokova proteina, zvanih aminokiseline. Zbog kratke duljine i posebne kemijske strukture, NLS se statistički vjerovatno pojavljuju u proteinima slučajno, rekao je Iyer za Live Science.
Drugim riječima, arheološke i eukariotske sekvence mogu se pojaviti neovisno i stoga ne bi bile evolucijski povezane. Iyer je rekao da će biti uvjereniji ako daljnja istraživanja otkriju arheološke NLS-ove u dodatnim proteinima, onima sličnim onima koji ulaze u jezgru eukariota.
"Na kraju, to samo pokazuje da su ovi nizovi vjerovatno prethodili jezgrama", rekao je Buzz Baum, stanični i evolucijski biolog iz MRC Laboratorija za molekularnu staničnu biologiju u Engleskoj. Archaea koji dijele mnoge genetske sličnosti s modernim eukariotama još uvijek nemaju jezgre i organele, objasnio je, tako da je teško vidjeti kako su ti NLS-i doveli do razvoja jezgara.
- Ekstremni život na zemlji: 8 bizarnih stvorenja | Znanost uživo
- 7 teorija o podrijetlu života | Znanost uživo
- Galerija: Rainbow of Life u Velikom slanom jezeru | Ekstremofili | Uživo…
Izvorno objavljeno na Znanost uživo.
