오래 전, 생명의 대단한 드라마, 포식 및 죽음의 유일한 선수는 보이지 않게 작고 단순한 세포였습니다. 고풍과 박테리아는 바다와 연못을 통해 흔들리고 소용돌이 치고 몇 마이크론의 미크론을 요새에 모으고 유기물의 필름을 삼켜 버렸습니다. 그런 다음 그들 중 일부는 변하기 시작했고 결국 첫 번째 진핵 생물 - 유전자를 핵에 잠그고 내부를 뿌리는 구획과 일치시키고 미토콘드리아를 사용하여 에너지를 만들기 위해 내부를 정렬하는 최초의 유기체입니다. 육안으로 보이는 우리와 나머지 모든 삶은 모든 진핵 생물의 마지막 공통 조상 인 그 세포의 후손입니다.
과학자들은 여전히 변화하는 동안 일어난 일에 대해 비교적 적게 이해합니다. 중심 수수께끼 중 하나는 우리의 진핵 생물 조상이 세포의 에너지를 생성하는 강국 소기관 인 미토콘드리아를 어떻게 그리고 언제 획득했는지입니다. 미토콘드리아는 분명히 한때 독립적 인 박테리아였으며, 일부 숙주 세포 (모든 증거에서 한 사람의 고원 또는 후손)가 그것을 둘러싸고 영구적 인 공생 파트너로 바꿨습니다.
.그러나 진핵 세포는 박테리아가 에너지 적으로 비용이 많이 든다. 그것은 세포 막 아래의 단백질 스캐 폴딩, 세포 골격의 광범위하고 빠른 리모델링을 포함한다. 미토콘드리아는 대안적인 대사 과정 인 글리콜분 및 발효보다 포도당 분자에서 약 18 배 많은 에너지를 끼울 수 있기 때문에 세포는 거의 미토콘드리아를 가질 필요가있다. 그래서 과학자들은 먼저 오는 토론에 대해 토론합니다 :식균 작용으로 알려진 미토콘드리아 또는 engulfment 과정.
두 가지 옵션은 진핵 생물에 대한 기원 이야기가 크게 다릅니다. 미토콘드리아는 나중에 생각한 것인가, 첫 번째 진핵 생물의 진화에 늦게 도착 했는가? 아니면 화려한 에너지 생성 힘으로 일찍 왔으며 조상의 변화를 주도 했습니까?
분자 생물학 및 진화의 최근 논문 이 닭고기 딜레마가 15 억 년 전에 연주했을 때 일어난 일에 대한 흥미로운 엿보기를 제공합니다. 연구자들은 진핵 생물 세포에 휩싸 일 때 소화되는 것을 피하고 숙주의 자원에서 살지 않는 30 종 이상의 기생충 및 공생 박테리아의 DNA를 시퀀싱했습니다. 과학자들은 진핵 생물 세포 내에 거주하는 능력이 예상보다 나이가 많았다는 것을 깨달았습니다. 그것은 일부 중요한 경고와 함께, 일부 버전의 포식 작용은 미토콘드리아를 미토콘드리아로 삼아 혁명의 단계를 설정한다는 것을 암시한다.
.스웨덴 웁살라 대학교 (Uppsala University)의 진화 미생물 학자이자 새로운 논문의 저자 인 리오넬 녀석 (Lionel Guy)은 몇 년 전 레지오넬 레스 (Legionellales)의 박테리아를 시퀀싱하기 시작했다. "나는 그들에게 더 많은 것이 있다는 것을 알았고, 나는 명령에 대한 포괄적 인 견해를 얻고 싶었다"고 말했다.
그는 특히 박테리아와 숙주 사이의 상호 작용에 영향을 미치는 유전자에 관심이있었습니다. 이들 유전자는 진핵 생물 분자 시스템을 표적으로하는 단백질을 코딩하여 기생충에 대한 다른 이점 중에서도 침입자를 감지하는 숙주의 능력을 방해한다.
Guy와 그의 동료들은 Legionnaires의 질병 병원체에서 이국적인 미생물을 위해 바다를 트롤링하는 원정에 의해 발견 된 박테리아에 이르기까지 Legionellales 구성원의 유전자를 시퀀싱했습니다. 의심 할 여지없이, 기생충이 존재하는 단백질은 그들의 존재를 가리고 숙주에서 영양분을 추출하는 데 사용했습니다. 그러나 연구자들은 또한 거의 모든 레지오넬 레인 들이이 단백질을 근본적으로 동일한 분자 기계로 전개했으며, IVB 분비 시스템이라고 불렀습니다.
"후반에, 나는 동료로부터 백만 달러 규모의 질문을 받았다"고 Guy는 회상합니다. "그 군단은 정확히 몇 살입니까?" 그는 대답은 숙주 세포의 본질을 밝힐 수 있다는 것을 깨달았다.
박테리아 그룹의 기원에 날짜를 할당하는 것은 복잡한 과정이며 종종 실패한 과정입니다. 생물 학자들이 화석 기록에 조상이있는 유기체를위한 가계도를 만들 때, 그들은 화석을 들고있는 암석이 얼마나 오래 전에 발생했는지 계산할 수 있습니다. 박테리아의 경우 다릅니다. 과학자들은 유전자와의 가족 관계를 추론 할 수 있지만, 보통 몇 년 전에 한 그룹이 다른 그룹이 다른 그룹에서 분기했는지 정확히 알 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 과학자들은 박테리아의 유일한 공급원 인 암석에서 화학적 마커를 확인함으로써 박테리아의 나이를 결정하는 몇 가지 방법이 있습니다.
.Guy는 2008 년부터 이러한 마커 중 하나에 대한 논문을 읽었습니다. 특정 자주색 황 박테리아가 만드는 Okenone이라는 물질입니다. 그것의 흔적은 호주의 암석에서 164 억 년 전에 발견되었습니다. 보라색 황 박테리아와 레지오넬 레스의 관련성에 기초한 일련의 추론을 사용하여, 남자와 그의 동료들은 잠정적으로 Legionellales Group의 기원과 19 억 년 전입니다.
그것은 도발적인 숫자입니다. 그룹이 오래된 것이고 초기 공유 조상에서 진핵 생물 세포를 가로 채기위한 기계를 물려 받았다면, 이는 생식 세포가 감염 될 수있는 진핵 세포가 있음을 시사한다.
.그러나 화석과 화학적 증거를 바탕으로 많은 현재 추정치는 거의 50 억 년 후 미토콘드리아가있는 세포의 첫 출현을 배치합니다. 연구원들은 타이밍이 신뢰를 빌려 준다.
유전학을 사용하여 진핵 생물의 초기 진화를 탐구 한 위트레흐트 대학교의 진화 생물 학자 인 Berend Snel은 가시가 많은 문제를 영리하게 취한다고 말했다. 그와 그의 동료들은 또한 미토콘드리아가 도착했을 때 이미 복잡성의 기초가있는 숙주 세포로 옮겼다 고 제안했다. Legionellales의 분석에서 Snel은 Guy와 그의 동료 들이이 박테리아의 순서가 진핵 생물에 살고 있다는 설득력있는 사례를 만들고 있다고 생각합니다. "그리고 그것은 같은 문제를 바라 보는 매우 똑똑하고 독창적 인 보완적인 방법이라고 생각합니다."
그러나 적어도 두 가지 이유로 미토콘드리아 기원에 대한 논쟁을 끝내지 않습니다.
Guy의 결론은 Legionellales의 조상들이 오케 논의 데이트에 미토콘드리아의 도착이 도착하기 전에 프로토 에쿠 카르 카레에 감염되었을 수 있다는 결론을 내 렸습니다. 이런 종류의 분자 클록 계산은 오류의 넓은 마진으로 악명 높다.
바르셀로나와 바르셀로나 슈퍼 컴퓨팅 센터의 생물 의학 연구소 (Institute for Biomedicine)의 진화 생물 학자이자 유전학자인 토니 가발돔 (Toni Gabaldón)은 이러한 타이밍은 사실 진술보다는 퍼즐의 한 부분으로 가장 잘 취급된다고 말했다. “저는 항상 소금 한 알로 이것을 고려합니다. 방탄 데이터가 아니라, 우리가 많은 시간에 대해 이야기하고 있기 때문에, 그것은 추론, 매우 어려운 추론입니다.”라고 그는 말했다.
.미토콘드리아의 박테리아 조상을 진핵 생물의 조상으로 가져 왔을 수도있는 식균 작용 이외의 메커니즘도 있습니다. Mitochondria의 기원에 대해 광범위하게 글을 쓴 Heinrich Heine University Düsseldorf의 미생물학자인 William Martin은 미토콘드리아가 식균증의 진화에 필수적이지 않다는 것을 단호합니다. 1998 년 랜드 마크 논문에서, Rockefeller University의 Martin과 그의 동료 Miklós Müller는 수소를 소비하는 고원과 그것을 생산 한 박테리아가 어떻게 아늑한 공생을 나란히 만들 수 있었는지 알 수있었습니다. 시간이 지남에 따라, 고원으로부터의 돌출부는 박테리아를 둘러싸고 그것을 휩쓸었을 수 있습니다.
그것이 미토콘드리아가 세포에 들어가는 것이 더 그럴듯한 방법이라면, 레지오 넬 레스의 조상이 프로토 에쿠 카르 치아를 감염 시켰을 수 있다는 증거는 식 토 시스가 미토콘드테이션의 도착에 대한 전제 조건이 아니기 때문에 논쟁과 관련이 없다는 증거입니다.
.미토콘드리아의 기원에 대한 모든 이론에 대한 실망스러운 도전은 설명해야 할 많은 세부 사항이 있으며, 이들 모두가 중요하다고 말했다. "문제가 너무 크기 때문에 문제를 해결하지 못한다"고 그는 새로운 논문에 대해 말했다. 중요한 사건은 엄청나게 긴 암흑 시대에 일어 났으며, 살아남은 중간 형태가 남아 있지 않아 이야기를 들려주었습니다. 이 그림을 이해하기 위해 우리가 이끌어 내야하는 정보는 그 모호함에서 나온 유기체의 게놈을 통해 흩어져 있습니다.
“생명의 역사는 게놈으로 작성됩니다. 우리는 그것을 읽는 방법을 배워야합니다.”라고 Martin은 말했습니다.
이 근본적인 전환이 어떻게 발생했는지 이해하기 위해 과학자들은 새로운 각도에서 문제를 봐야 할 수도 있습니다. 예를 들어, Snel은 일반적으로 진핵 생물의 진화의 첫 번째 큰 변화가 무엇이든간에 다른 모든 것에 대한 무대를 설정한다고 생각합니다.
.그러나 우리 조상의 툴킷에 마지막 추가는 진핵 생물을 이해하는 데 훨씬 더 중요 할 수 있습니다. “마지막 단계가 무엇이든, 그것은 다른 모든 경쟁자들의 멸종을 일으켰습니다. 아마도 그것이 가장 중요했을 것입니다.”라고 Snel은 말했습니다.
“과학자들은 좋은 미스터리를 좋아합니다. "무슨 일이 있었는지 알고 싶어요."
