Oamenii de știință au descoperit o legătură lipsă între celulele simple și complexe, care alcătuiesc toate animalele, plantele și ciupercile.
Oamenii de știință consideră că organismele unicelulare numite Archaea se află între bacteriile primitive, lipsite de nucleu și celule mai complexe, sau eucariote, pe cronologia evoluției. Ca și verii lor bacterieni, Archaea nu are un nucleu, dar microbii conțin enzime care reproduc ADN și ADN care seamănă îndeaproape cu cele din eucariote.
Unii oameni de știință spun că eucariotele au evoluat în urmă cu aproximativ 2 miliarde de ani din aceste organisme intermediare, când un arhaea străveche a apucat un microorganism trecător, l-a aspirat în burtă celulară și l-a transformat într-un nucleu improvizat. Alții sugerează că un arhaea ancestral a trimis „sângele” rătăcitor, construit din propriul perete celular, care s-a fixat și apoi a integrat organisme unicelulare de ajutor, care au funcționat ca organele din zilele noastre sau structuri asemănătoare organelor din interiorul celulelor care funcționează specializate. funcții.
Detaliile din jurul acestui eveniment evolutiv major rămân întunecate, parțial deoarece oamenii de știință au găsit puține dovezi ale perioadei de tranziție între celulele simple și cele complexe. Acum, cercetătorii au identificat o potențială punte între procariote și eucariote: o asemănare izbitoare codificată în proteinele lor.
În eucariote, anumite proteine poartă secvențe scurte, cunoscute sub numele de semnale de localizare nucleare sau NLS, pentru a intra în nucleu. Proteinele transportoare se leagă de NLS și apoi escortează o altă moleculă prin porii membranei nucleare. În esență, NLS acționează ca un ecuson de securitate celulară.
Deși Archaea nu are nuclee, unele dintre proteinele lor poartă insigne asemănătoare NLS, potrivit studiului publicat pe 10 septembrie în revista Molecular Biology and Evolution. Autorii sugerează că NLS predează originea nucleului și este posibil să fi servit ca o etapă evolutivă care a permis ca arhaea să evolueze treptat în viață complexă.
„Natura tinde să inventeze din ceea ce are deja”, a spus biologul evoluționist Sergey Melnikov, cercetător postdoctoral la Universitatea Yale și coautor al studiului.
Aceste insigne NLS oferă dovezi ale unei forme intermediare între celulele simple și complexe - o constatare echivalentă cu descoperirea unui dinozaur asemănător unei păsări sau peștii care se înghesuie ca paleontolog, a spus Melnikov pentru LIve Science. "Acest lucru este destul de unic pentru a afirma că acestea există în Archaea ... Nimeni nu a crezut că ar trebui să caute NLS-uri în Archaea", a spus biologul de calcul Aravind Iyer, care studiază evoluția proteinelor și a genomului la Centrul Național de Informații Biotehnologice, dar nu a fost implicat în studiul curent.
Dar nu toată lumea este convinsă: Doi experți au declarat la Live Science că NLS-urile pot să nu fie arma de fumat evolutivă care arată modul în care celulele simple au evoluat în altele mai complexe.
Săpături pentru fosile celulare
În loc să sape prin rămășițe scheletice, Melnikov s-a dus să sape prin proteinele ribozomale ale celulelor pentru a-și împărți istoria evolutivă. (Ribozomii sunt fabrici celulare care ajută la asamblarea proteinelor.)
"Există doar o mână de gene care sunt omniprezente", ceea ce înseamnă că sunt prezente în toate formele de viață, a spus Melnikov. A explicat el aproximativ jumătate din genele conservate pentru proteinele ribozomale, fapt care sugerează că proteinele au o moștenire evolutivă îndelungată, care se poate întinde până la începutul vieții. În eucariote, proteinele ribozomale intră în nucleu pentru a fi modificate înainte de a crea magazin în citoplasmă; se bucură de acces facil la nucleu datorită NLS-urilor lor.
Prin compararea structurii proteinelor ribozomale prelevate din toate cele trei domenii ale vieții - Archaea, Bacterii și Eukarya - Melnikov și-a propus să localizeze aceste secvențe de semnătură. Grupurile Archaea pe care le-a investigat se numără printre cele care pot fi găsite astăzi în natură.
Iată și iată, Melnikov și colegii săi au descoperit patru proteine arheale echipate cu ecusoane de securitate similare omologilor lor eucariote. Secvențele asemănătoare NLS au apărut în mai multe grupuri de Archaea, astfel că cercetătorii au dedus că trăsătura a apărut devreme în istoria evoluției arheale. (Cu toate acestea, în Archaea, NLS probabil ajută în principal organismele să identifice mai ușor acizii nucleici, blocurile de ADN și ARN. În timp ce NLS eucariote servesc și această funcție, ele sunt mai cunoscute pentru a ajuta proteinele în nucleu.)
Echipa a continuat să testeze dacă NLS-urile erau inter-schimbabile funcțional în regnurile vieții, schimbând o ecusoză eucariotă pentru una arheală. Sub un microscop ușor, NLS-urile arheale păreau să funcționeze la fel ca NLS-urile eucariote și le-au acordat proteinelor asociate accesul VIP la nucleu. În ciuda împărtășirii acelorași funcții, este posibil ca NLS-urile din eucariote și Archaea să nu fie legate în mod evolutiv, spun specialiștii.
Iyer, de exemplu, rămâne dubioasă de constatare. NLS-urile sunt formate din doar cinci-șase blocuri de proteine, numite aminoacizi. Din cauza lungimii scurte și a structurii chimice specifice, NLS-urile pot apărea din proteine din punct de vedere statistic doar din întâmplare, a spus Iyer la Live Science.
Cu alte cuvinte, secvențele arheale și eucariote pot să apară independent și, prin urmare, nu ar fi legate în mod evolutiv. Iyer a spus că va fi mai convins dacă cercetările ulterioare descoperă NLS-urile arheale în proteine suplimentare, altele similare cu cele care intră în nucleu în eucariote.
"În cele din urmă, acest lucru arată doar că aceste secvențe au precedat probabil nucleii", a declarat Live Science într-un e-mail Buzz Baum, un celulă și biolog evolutiv la Laboratorul MRC pentru Biologia celulelor moleculare din Anglia. Archaea care împărtășește multe asemănări genetice cu eucariote moderne încă nu au nuclee și organule, a explicat el, așa că este greu de văzut cum aceste NLS au dus la dezvoltarea nucleelor.
- Viața extremă pe Pământ: 8 creaturi bizare | Știința în direct
- 7 teorii despre originea vieții | Știința în direct
- Galerie: Curcubeul vieții în Marele Lac Salt Extremofile | Trăi…
Publicat inițial la Știința în direct.
