Вчені, можливо, виявили відсутність зв’язку між простими та складними клітинами, які складають усіх тварин, рослин та грибів.
Вчені вважають одноклітинні організми під назвою Archaea лежати між примітивними бактеріями, яким не вистачає ядра, і більш складними клітинами, або еукаріотами, на еволюційній шкалі часу. Як і їхні бактеріальні родички, у Археї не вистачає ядра, але мікроби містять ДНК та реплікаційні ДНК ферменти, що дуже нагадують ті, що є в еукаріотів.
Деякі вчені теоретизують, що еукаріоти еволюціонували близько 2 мільярдів років тому з цих проміжних організмів, коли стародавня архея схопила мікроорганізм, що проходить, всмоктала його у свій клітинний живіт і перетворила його на імпровізоване ядро. Інші припускають, що архея предків розсилала блукаючі "бленди", побудовані з власної клітинної стінки, які застібали на себе, а потім інтегрували корисні одноклітинні організми, що функціонували як органели сучасного часу, або органоподібні структури всередині клітин, які виконують спеціалізовані функції.
Деталі навколо цієї великої еволюційної події залишаються мутними, частково тому, що вчені знайшли мало доказів перехідного періоду між простими та складними клітинами. Але тепер дослідники визначили потенційний міст між прокаріотів та еукаріотів: вражаюча схожість закодована у їхніх білках.
У еукаріотів певні білки несуть короткі послідовності, відомі як сигнали локалізації ядер або NLS, з тим щоб увійти в ядро. Транспортерні білки зв'язуються з НЛС, а потім проводять іншу молекулу через пори ядерної мембрани. По суті, NLS діють як знак безпеки стільникового зв'язку.
Хоча в Археї не вистачає ядер, деякі їх білки так чи інакше мають НЛС-значки, згідно з дослідженням, опублікованим 10 вересня в журналі Molecular Biology and Evolution. Автори припускають, що NLS передували виникненню ядра і, можливо, послужили еволюційним кроком, який дав змогу археям поступово еволюціонувати у складне життя.
"Природа має тенденцію вигадувати те, що вона вже має", - сказав еволюційний біолог Сергій Мельников, докторантура Єльського університету та співавтор дослідження.
Ці значки NLS надають свідчення про проміжну форму між простими та складними клітинами - знахідку, еквівалентну розкриттю пташиного динозавра чи повзаючої риби як палеонтолог, заявив Мельников LIve Science. "Це досить унікально, щоб стверджувати, що вони існують в Археї. Ніхто навіть не думав, що вони повинні шукати НЛС в Археї", - сказав обчислювальний біолог Аравінд Айєр, який вивчає еволюцію білка і геному в Національному центрі інформації про біотехнології, але не брав участі в поточному дослідженні.
Але не всі переконані: два фахівці сказали Live Science, що NLS можуть бути не еволюційним курінням для паління, яке показує, як прості клітини перетворилися в більш складні.
Копання для клітинних копалин
Замість того, щоб копати скелетні залишки, Мельников пішов копати рибосомальні білки клітин, щоб зібрати разом свою еволюційну історію. (Рибосоми - це клітинні заводи, що допомагають збирати білки.)
"Є лише жменька генів, які є всюдисущими", це означає, що вони присутні у всіх життєвих формах, сказав Мельников. Близько половини цих збережених генів кодують рибосомальні білки, він пояснив, що свідчить про те, що білки мають тривалий еволюційний спадщину, можливо, тягнеться до початку самого життя. У еукаріотів рибосомальні білки потрапляють у ядро для модифікації перед тим, як створити магазин цитоплазми; вони насолоджуються легким доступом до ядра завдяки своїм НЛС.
Порівнюючи структуру рибосомних білків, відібраних у всіх трьох сферах життя - Археї, Бактерії та Еукарії - Мельников мав на меті виявити ці підписні послідовності. Досліджені ним групи «Архей» є одними з тих, які сьогодні можна зустріти в природі.
Ось, ось Мельников та його колеги розкопали чотири археальні білки, оснащені значками безпеки, схожими на їх еукаріотичні аналоги. НЛС-подібні послідовності з'явилися у кількох групах Археї, тому дослідники вивели, що ця особливість з’явилася на початку археальної еволюційної історії. (Однак, в Археї, NLS, ймовірно, головним чином допомагають організмам легше ідентифікувати нуклеїнові кислоти, будівельні блоки ДНК та РНК. Хоча еукаріотичні НЛС також виконують цю функцію, вони більш відомі тим, що допомагають білкам в ядро.)
Команда продовжувала перевіряти, чи НЛС функціонально взаємозамінні в усіх царствах життя, замінюючи екваріотичний знак на археальний. Під світловим мікроскопом, здавалося, археальні НЛС працювали так само, як еукаріотичні НЛС, і надавали їм пов’язані білки ВІП-доступ до ядра. Незважаючи на обмін однаковими функціями, NLS в еукаріотів та Археї можуть бути не еволюційно пов'язаними, кажуть експерти.
Наприклад, Ієєр залишається сумнівним у знахідці. NLS складаються з п'яти-шести будівельних блоків білка, які називаються амінокислотами. Через свою коротку довжину та особливу хімічну структуру НЛС статистично вірогідні, що з'являться у білках випадково, заявив Ієр Live Science.
Іншими словами, археальні та еукаріотичні послідовності, можливо, вискочили незалежно і тому не були би еволюційно пов'язаними. Ієр сказав, що він буде більш переконаний, якщо подальше дослідження виявить археальні НЛС в додаткових білках, схожих на ті, що потрапляють до ядра еукаріотів.
"Зрештою, це якраз і показує, що ці послідовності, ймовірно, передували ядрам", - розповів Live Science в електронному листі Buzz Baum, клітинний та еволюційний біолог лабораторії MRC з лабораторії молекулярних клітин в Англії. Архей, які поділяють багато генетичних подібностей із сучасними еукаріотів, все ще не мають ядер та органел, тому він важко зрозуміти, як ці НЛС призвели до розвитку ядер.
- Екстремальне життя на Землі: 8 химерних істот | Жива наука
- 7 теорій про походження життя | Жива наука
- Галерея: Веселка життя у Великому Солоному озері | Екстремофіли | Live ...
Спочатку опубліковано о Жива наука.
