Teadlased võisid avastada puuduva lüli lihtsate ja keerukate rakkude vahel, mis moodustavad kõik loomad, taimed ja seened.
Teadlased leiavad, et üherakulised organismid, mida nimetatakse Archaea, asuvad evolutsiooni ajajoonel primitiivsete bakterite, millel puudub tuum, ja keerukamate rakkude ehk eukarüootide vahel. Nagu nende bakterite nõod, puudub ka Archaea tuum, kuid mikroobid sisaldavad DNA-d ja DNA-d replitseerivaid ensüüme, mis sarnanevad eukarüootide omadega.
Mõni teadlane teoreetiliselt väitis, et eukarüootid arenesid nendest vaheorganismidest umbes 2 miljardit aastat tagasi, kui iidne arhaea haaras mööduva mikroorganismi, imetas selle raku kõhtu ja muutis selle muutuva tuuma. Teised arvavad, et esivanemate arhaea saatis välja omaenda rakuseinast ehitatud ekslevaid "punne", mis kinnitusid ja seejärel integreerisid kasulikke üherakulisi organisme, mis toimisid nagu tänapäeva organellid, või elundisarnased struktuurid rakkudes, mis teostavad spetsialiseerunud funktsioonid.
Selle peamise evolutsioonisündmuse üksikasjad jäävad häguseks osaliselt seetõttu, et teadlased on leidnud vähe tõendeid üleminekuaja kohta lihtsate ja keerukate rakkude vahel. Kuid nüüd on teadlased tuvastanud potentsiaalse silla prokarüootide ja eukarüootide vahel: nende valkudes kodeeritud silmatorkav sarnasus.
Eukarüootides kannavad teatud valgud tuumasse sisenemiseks lühikesi järjestusi, mida nimetatakse tuuma lokaliseerimise signaalideks või NLS-ideks. Transpordi valgud seovad NLS-idega ja eskorteerivad seejärel teise molekuli tuumamembraani pooride kaudu. Sisuliselt käituvad NLS-id nagu kärgturvamärk.
Ehkki Archaeal puuduvad tuumad, kannavad mõned nende valkudest NLS-laadsed märgid niikuinii, selgub ajakirjas Molecular Biology and Evolution 10. septembril avaldatud uuringust. Autorid väidavad, et NLS-id eelnevad tuuma päritolule ja võisid olla evolutsioonilise sammuna, mis võimaldas arhaea areneda järk-järgult keerukaks eluks.
"Loodus kipub leiutama selle põhjal, mis tal juba olemas on," ütles evolutsioonibioloog Sergei Melnikov, Yale'i ülikooli järeldoktor ja uuringu kaasautor.
Need NLS-i märgid pakuvad tõendusmaterjali lihtsate ja keerukate rakkude vahelise vahevormi kohta - leid, mis võrdub linnu moodi dinosauruse paljastamisega või paleontoloogina kalade indekseerimisega, rääkis Melnikov ajalehele LIve Science. "See on üsna ainulaadne väide, et need eksisteerivad Archaeas ... Keegi pole isegi mõelnud, et nad peaksid otsima NLS-e Arhaea osariigis," ütles arvutusbioloog Aravind Iyer, kes uurib valkude ja genoomi arengut Riiklikus Biotehnoloogia Teabekeskuses, kuid ei osalenud praeguses uuringus.
Kuid mitte kõik pole veendunud: kaks eksperti ütlesid Live Scienceile, et NLS-id ei pruugi olla evolutsiooniline suitsetamispüstol, mis näitab, kuidas lihtsad rakud arenesid keerukamateks.
Rakuliste fossiilide kaevamine
Skeletijäänuste kaevamise asemel kaevasid Melnikov läbi rakkude ribosoomi valgud, et kokku panna nende evolutsiooniline ajalugu. (Ribosoomid on rakuvabrikud, mis aitavad valke kokku panna.)
"Seal on ainult käputäis geene, mis on kõikjal levinud", mis tähendab, et nad esinevad kõigis eluvormides, ütles Melnikov. Umbes pooled neist konserveerunud geenidest kodeerivad ribosomaalseid valke, tõsiasi, mis viitab sellele, et valkudel on pikk evolutsiooniline pärand, mis võib ulatuda elu algusesse. Eukarüootides sisenevad ribosomaalsed valgud modifitseeritavasse tuumasse enne tsütoplasmas kaupluse seadmist; tänu NLS-idele on neil lihtne tuuma pääseda.
Kõigist kolmest eluvaldkonnast - arhaea, bakterid ja eukarüa - proovidest võetud ribosomaalsete valkude struktuuri võrdlemisel püüdis Melnikov leida need signatuurjärjestused. Tema uuritud Archaea rühmad on ühed neist, mida tänapäeval looduses võib leida.
Vaata ja vaata, kaevandas Melnikov koos kolleegidega neli arheoloogilist valku, mis olid varustatud nende eukarüootsete kolleegidega sarnaste turvamärkidega. NLS-i sarnased järjestused ilmusid Archaea mitmes rühmas, nii et teadlased järeldasid, et see funktsioon oli ilmunud juba arheoloogilise evolutsiooniajaloo alguses. (Archaea piirkonnas aitab NLS aga peamiselt organismidel hõlpsamini tuvastada nukleiinhappeid, DNA ja RNA ehitusplokke. Ehkki eukarüootsed NLS-id täidavad ka seda funktsiooni, on nad paremini teada, et nad aitavad valke tuuma.)
Meeskond testis, kas NLS-id on kogu eluaja kuningriikide vahel funktsionaalselt asendatavad, vahetades eukarüootilise märgi välja arheoloogilise vastu. Valgusmikroskoobi all näisid arhealsed NLS-id toimivat täpselt nagu eukarüootsed NLS-id ja võimaldasid nende seotud valkudele VIP-juurdepääsu tuumale. Vaatamata samade funktsioonide jagamisele ei pruugi eukarüootide ja Archaea NLS-id olla evolutsiooniliselt seotud, väidavad eksperdid.
Näiteks Iyer jääb järelduse suhtes kahtlaseks. NLS-id koosnevad kõigest viiest kuni kuuest valgu ehitusplokist, mida nimetatakse aminohapeteks. Lühikese pikkuse ja erilise keemilise struktuuri tõttu võivad NLS-id valkudes statistiliselt ilmneda lihtsalt juhuslikult, rääkis Iyer Live Science'ile.
Teisisõnu, arheoloogilised ja eukarüootsed järjestused võisid hüpata iseseisvalt ega oleks seetõttu evolutsiooniliselt seotud. Iyer ütles, et ta oleks rohkem veendunud, kui edasised uuringud avastaksid arheoloogilisi NLS-e täiendavates valkudes, mis on sarnased nendega, mis sisenevad tuuma eukarüootides.
"Lõpuks näitab see lihtsalt seda, et need järjestused eelnesid tuumadele," rääkis Inglismaa MRC molekulaarrakkude bioloogia laboratooriumi raku- ja evolutsioonibioloog Buzz Baum Live Science'ile e-kirjas. Archaeas, millel on palju geneetilisi sarnasusi tänapäevaste eukarüootidega, puuduvad endiselt tuumad ja organellid, selgitas ta, nii et on raske mõista, kuidas need NLS-id tuumade arenguni viisid.
- Äärmuslik elu Maal: 8 veidrat olendit Elav teadus
- 7 teooriat elu päritolu kohta Elav teadus
- Galerii: Elu vikerkaar suures soolajärves | Extremofiilid | Ela…
Algselt avaldatud Elav teadus.
