Новая теория предлагает альтернативный путь возникновения эукариотической клетки
Все сложные формы жизни — растения, животные, грибы — состоят из эукариотических клеток, обладающих ядром и сложными внутренними механизмами. Возникновение такой клетки — одно из ключевых эволюционных событий в истории жизни на Земле.
Согласно преобладающей теории, эукариоты появились, когда архея поглотила бактерию. Эта бактерия дала начало митохондриям, а из внешней мембраны археи сформировались другие внутренние компартменты, включая ядро.
Однако новая «изнутри-наружу» (inside-out) теория, предложенная Дэвидом Баумом (Университет Висконсин-Мэдисон) и Баззом Баумом (Университетский колледж Лондона), предлагает иной сценарий. Она была опубликована в открытом журнале BMC Biology (28 октября 2014 г.).
Суть «изнутри-наружу» теории
Теория предполагает, что эукариоты эволюционировали постепенно. Выпячивания клеточной мембраны археи (блебы) достигали свободноживущих бактерий, похожих на митохондрии. Используя энергию и липиды захваченных бактерий как строительный материал, блебы разрастались, в конечном итоге полностью окружая бактерии и формируя мембранные структуры — границы внутренних компартментов клетки.
«Идея невероятно проста. Это радикальный пересмотр, который переворачивает наше представление о клетке с ног на голову», — объясняет Дэвид Баум.
Преимущества и проверяемость теории
- Постепенная эволюция: Модель предлагает пошаговый путь, требующий минимальных инноваций, что соответствует эволюционным принципам.
- Объяснение современных особенностей: Теория предлагает новый взгляд на необъяснённые черты современных эукариот, например, почему процессы в ядре унаследованы от архей, а другие черты — от бактерий.
- Формулирует проверяемые гипотезы, что является ключевым для любой научной теории.
Значение и перспективы
Понимание происхождения эукариотической клетки может помочь в фундаментальных исследованиях, что, в свою очередь, способно углубить знания в областях:
- Изучения рака, диабета и других болезней на клеточном уровне.
- Процессов старения.
- Развития ценных признаков у сельскохозяйственных растений.
Проблема проверки: Ископаемая летопись практически бесполезна для изучения отдельных клеток. Более перспективный путь — поиск живых промежуточных форм эукариот, обладающих лишь частью сложных признаков.
«Это совершенно новый взгляд на эукариотическую клетку... Они проделали хорошую работу, собрав детали и предложив проверяемые гипотезы. Это само по себе невероятно полезно», — отмечает профессор биохимии Джудит Кимбл (UW-Madison).