Nawawalang Link sa pagitan ng mga Simpleng Mga Cells at kumplikadong Mga Buhay-Form na Posibleng Mahanap



Ang mga siyentipiko ay maaaring nag-ukit ng isang nawawalang link sa pagitan simple at mga kumplikadong cell, na bumubuo sa lahat ng mga hayop, halaman at fungi.

Itinuturing ng mga siyentipiko ang mga organismo na single-celled na tinatawag na Archaea upang magsinungaling sa pagitan ng primitive bakterya, na kulang sa isang nucleus, at mas kumplikadong mga cell, o eukaryotes, sa evolutionary timeline. Tulad ng kanilang mga pinsan sa bakterya, ang Archaea ay kulang ng isang nucleus, ngunit ang mga mikrobyo ay naglalaman ng DNA at replicating na mga enzyme na malapit na katulad sa mga eukaryotes.

Ang ilang mga siyentipiko ay teorize ang mga eukaryote ay umusbong mga 2 bilyong taon na ang nakalilipas mula sa mga intermediate na organismo na ito, nang ang isang sinaunang archaea ay kumuha ng isang dumaraan na microorganism, sinipsip ito sa cellular na tiyan nito, at binago ito sa isang makeshift nucleus. Ang iba ay nagmumungkahi na ang isang ancestral archaea ay nagpadala ng mga libog na "blebs," na itinayo mula sa sarili nitong cell wall, na naka-latched papunta at pagkatapos ay isinama ang kapaki-pakinabang na mga organismong na-celled na gumaganap tulad ng mga modernong-araw na organeles, o ang mga istrukturang tulad ng organ sa loob ng mga cell na nagsasagawa ng mga dalubhasang pag-andar.

Ang mga detalyeng nakapalibot sa pangunahing kaganapan ng ebolusyon na ito ay nananatiling galit na galit, bahagyang dahil natagpuan ng mga siyentipiko ang kaunting katibayan ng panahon ng paglipat sa pagitan ng simple at kumplikadong mga cell. Ngunit ngayon, natukoy ng mga mananaliksik ang isang potensyal na tulay sa pagitan prokaryotes at eukaryotes: isang kapansin-pansin na pagkakapareho na naka-encode sa kanilang mga protina.

Sa mga eukaryote, ang ilang mga protina ay nagdadala ng mga maikling pagkakasunud-sunod, na kilala bilang mga signal ng nuclear localization o NLS, upang makapasok sa nucleus. Ang mga protina ng Transporter ay nagbubuklod sa mga NLS at pagkatapos ay i-escort ang isa pang molekula sa pamamagitan ng mga pores sa membrane ng nukleyar. Sa esensya, ang mga NLS ay kumikilos tulad ng isang badge ng cellular security.

Bagaman ang kakulangan ng Archaea, ang ilan sa kanilang mga protina ay nagdadala ng mga badge na tulad ng NLS, ayon sa pag-aaral na inilathala Sept. 10 sa journal Molekular na Biology at Ebolusyon. Iminumungkahi ng mga may-akda na ang mga NLS ay nauna nang nagmula sa nucleus at maaaring nagsilbi bilang isang evolutionary stepping stone na nagpapagana sa archaea na unti-unting lumaki sa kumplikadong buhay.

"Ang kalikasan ay may kaugaliang mag-imbento mula sa mayroon na," sabi ng ebolusyonaryong biologo na si Sergey Melnikov, isang mananaliksik ng postdoctoral sa Yale University at co-may-akda ng pag-aaral.

Ang mga badge ng NLS ay nagbibigay ng katibayan ng isang intermediate form sa pagitan ng mga simple at kumplikadong mga cell – isang paghahanap na katumbas sa pag-alis ng isang ibon na tulad dinosaur o pag-crawl ng isda bilang isang paleontologist, sinabi ni Melnikov sa LIve Science. "Ito ay medyo natatangi upang gumawa ng isang pag-angkin na ang mga ito ay umiiral sa Archaea … Wala pa ring naisip na dapat nilang hanapin ang NLSs sa Archaea," sabi ng computational biologist na si Aravind Iyer, na nag-aaral ng protina at genome evolution sa National Center for Biotechnology Impormasyon, ngunit hindi kasali sa kasalukuyang pag-aaral.

Ngunit hindi lahat ay kumbinsido: Dalawang eksperto ang nagsabi sa Live Science na ang NLS ay maaaring hindi ang evolutionary smoking gun na nagpapakita kung paano ang mga simpleng cells ay umusbong sa mas kumplikado.

Kaugnay Kung Ano ang Gustong Malaman ng mga Mag-aaral Tungkol sa Mga Cell

Paghuhukay para sa mga cellular fossil

Sa halip na maghukay sa mga labi ng kalansay, si Melnikov ay nagpunta sa paghuhukay sa pamamagitan ng ribosomal ng mga cell mga protina na magkakasama sa kanilang kasaysayan ng ebolusyon. (Ang mga ribosom ay mga pabrika ng cellular na tumutulong sa pag-iipon ng mga protina.)

"Mayroong ilang mga gen na marami," nangangahulugang naroroon sila sa lahat ng mga porma ng buhay, sinabi ni Melnikov. Humigit-kumulang sa kalahati ng mga na-conserve na code ng gen para sa ribosomal protina, ipinaliwanag niya, isang katotohanan na nagmumungkahi na ang mga protina ay may isang napakahabang ebolusyon na pamana, na posibleng lumawak pabalik sa simula ng buhay mismo. Sa eukaryotes, ribosomal ang mga protina ay pumasok sa nucleus upang mabago bago mag-set up ng shop sa cytoplasm; masiyahan sila sa madaling pag-access sa nucleus salamat sa kanilang mga NLS.

Sa pamamagitan ng paghahambing ng istruktura ng mga protina ng ribosomal na naka-sample mula sa lahat ng tatlong mga domain ng buhay – Archaea, Bacteria at Eukarya – Melnikov na naglalayong makita ang mga pagkakasunod na lagda. Ang mga pangkat ng Archaea na kanyang sinisiyasat ay kabilang sa mga matatagpuan sa kalikasan ngayon.

Narito at narito, si Melnikov at ang kanyang mga kasamahan ay naghukay ng apat na mga protina sa arkeograpiya na nilagyan ng mga badge ng seguridad na katulad ng kanilang mga eukaryotic counterparts. Ang mga pagkakasunud-sunod ng NLS ay lumitaw sa maraming mga grupo ng Archaea, kaya ipinagpaliban ng mga mananaliksik na ang tampok na ito ay lumitaw nang maaga sa kasaysayan ng ebolusyon ng arkeolohiya. (Sa Archaea, gayunpaman, marahil ang NLS ay higit na makakatulong sa mga organismo na mas madaling matukoy ang mga nucleic acid, ang mga bloke ng gusali ng DNA at RNA. Habang ang mga eukaryotic NLS ay nagsisilbi din sa pagpapaandar na ito, mas kilala sila sa pagtulong sa mga protina sa nucleus.)

Nagpapatuloy ang koponan upang subukan kung ang NLSs ay may function na mapagpapalit sa buong mga kaharian ng buhay, na nagpapalit ng isang eukaryotic badge para sa isang arkeal. Sa ilalim ng isang light mikroskopyo, lumitaw ang mga archaeal NLS na gumana tulad ng eukaryotic NLSs at binigyan ang kanilang nauugnay na protina VIP na pag-access sa nucleus. Sa kabila ng pagbabahagi ng parehong mga pag-andar, ang NLS sa eukaryotes at Archaea ay maaaring hindi nauugnay sa ebolusyon, sabi ng mga eksperto.

Si Iyer, halimbawa, ay nananatiling kahina-hinala sa paghahanap. Ang mga NLS ay binubuo lamang ng lima hanggang anim na mga bloke ng gusali ng protina, na tinatawag na mga amino acid. Dahil sa kanilang maikling haba at partikular na istraktura ng kemikal, ang mga NLS ay statistically malamang na lilitaw sa mga protina sa pamamagitan lamang ng pagkakataon, sinabi ni Iyer sa Live Science.

Sa madaling salita, ang mga pagkakasunud-sunod ng arkeograpiya at eukaryotic ay maaaring lumaya nang nakapag-iisa at samakatuwid ay hindi magiging evolutionarily nauugnay. Sinabi ni Iyer na mas makumbinsi siya kung ang karagdagang pananaliksik ay hindi makakakita ng mga archaeal NLS sa mga karagdagang protina, katulad ng mga pumapasok sa nucleus sa eukaryotes.

"Sa huli, ipinapakita lamang nito na ang mga ito (NLS-like) na pagkakasunud-sunod na malamang na nauna sa nuclei," Buzz Baum, isang cell at evolutionary biologist sa MRC Laboratory for Molecular Cell Biology sa England, sinabi sa Live Science sa isang email. Ang Archaea na nagbabahagi ng maraming pagkakapareho ng genetic sa mga modernong eukaryote ay kulang pa rin sa mga nuclei at organelles, ipinaliwanag niya, kaya mahirap makita kung paano humantong ang mga NLS na ito sa pag-unlad ng nuclei.

Orihinal na nai-publish sa Live Science.