В исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи Центра геномной регуляции Тони Гэблдон и Александрос Питис проливают свет на одну из важнейших вех в эволюции жизни: приобретение клетками митохондрий.Первые живые существа были одноклеточными организмами, предшественниками бактерий, населяющих сегодня мир. Эти клетки были довольно простыми, но в какой-то момент в ходе эволюции они уступили место более сложным клеточным линиям: эукариотам или клеткам с ядром. Эукариотические клетки дали начало самым сложным формам жизни, существующим на Земле, включая многоклеточные организмы, такие как животные, растения или грибы.
Один из ключей к этой сложности можно найти в митохондриях, клеточных органеллах, которые считаются генератором клеточной энергии, хотя это не единственная их роль. Считается, что, приобретая митохондрии, клетки смогли использовать больше энергии, что способствовало качественным скачкам в их структуре и организации. Вот почему добавление митохондрий считается важной вехой в эволюции жизни.До сих пор ряд теорий пытались объяснить, как клетки приобрели митохондрии.
Хотя существует консенсус относительно того, «как»? Первая митохондрия должна была быть бактерией, которая вошла в другую и осталась там, став частью клетки? «когда» пока неясно. Некоторые ученые выступали за скорейшее включение митохондрий и считали этот шаг первым необходимым шагом для перехода к эукариотическим клеткам, какими они известны сегодня. Другие теории предполагали более позднее включение митохондрий, поскольку более сложная клетка-хозяин могла способствовать проникновению другой клетки и постоянству этой клетки внутри ее.
Теперь доктор наук Александрос Питис и профессор исследований ICREA и руководитель группы CRG Тони Гэблдон прояснили этот вопрос, предложив теорию, которая определит временные рамки для приобретения.«Подобно археологам, мы пытаемся реконструировать то, что существовало в прошлом, на основе доказательств, которые у нас есть сегодня.
В частности, мы отследили белки, общие для всех сложных организмов, и реконструировали их эволюцию. Мы обнаружили, что белки, связанные с митохондриями «приобретение было получено позже, чем те, которые связаны с другими частями камеры», — заявляет главный исследователь исследования Тони Гэблдон.
Ученые использовали набор разнообразных измерений, чтобы определить включение нескольких белков в эукариотическую линию. Они обнаружили, что поступление белков происходило в виде нескольких «волн», и что те, которые связаны с предковыми митохондриями, совпадают с таковыми из последней волны. «Наша работа демонстрирует, что приобретение митохондрий произошло на поздних этапах эволюции клетки, и что клетка-хозяин уже имела определенную степень сложности», — утверждает Александрос Питис, ведущий автор исследования. «Наше исследование позволяет разбить этапы того, что считается величайшим эволюционным скачком после возникновения жизни.
Понимание того, как возникла и эволюционировала сложность, важно для лучшего понимания механизмов, которые управляют клетками и, в более широком смысле, функционированием всех живые организмы », — заключает Гэблдон.