Orsolya, Zsolt2020. október 21., szerda
Tudomány

Sejtjeink kétmilliárd éves ősei ügyes „gazdálkodók” lehettek

2018.03.11.Erdélyi Ilona
National Geographic Magyarország

Elképzelhető, hogy a mai összetett földi életforma létezésének alapja, hogy nagyjából kétmilliárd éve egy baktérium úgy „háziasította” a mitokondrium ősét, ahogyan például az ember a sertést.

Illusztráció: www.difference.wik

Zachar István, Szilágyi András, Számadó Szabolcs és Szathmáry Eörs erről szóló tanulmánya PNAS-ben jelent meg.
A minket körülvevő, közvetlenül megfigyelhető élet szinte kivétel nélkül sejtmagvas sejtekből, vagyis eukariótákból áll. A biomassza nagyobbik részét mégis a sokkal egyszerűbb prokarióták (sejtmag nélküli baktériumok és hozzájuk hasonlóan egyszerű felépítésű archeák) alkotják. Az egyik legnehezebbnek tartott nagy evolúciós átmenet az eukarióták kialakulása volt a prokarióta ősökből, nagyjából 2 milliárd éve.

Annyit biztosan tudunk, hogy az átmenet során egy archea- és egy baktériumfaj olyan szoros szimbiózisra lépett, hogy a baktérium véglegesen bekerült a gazda archaeába. Az összeolvadás eredményeképpen jött létre a később rendkívül sikeres (és soha meg nem ismételt) eukarióta sejtvonal, a bekebelezett szimbionta baktériumból pedig sejtszervecske lett: a mitokondrium. A mitokondriumok megőriztek bizonyos mértékű önállóságot, azonban ma már képtelenek a sejteken kívül, magukban túlélni. Ugyanakkor az eukarióta sejtek számára is létfontosságú a mitokondriumok jelenléte: tápanyagokért és stabil otthonért cserébe bőséges mennyiségű energiát termelnek a gazdasejt számára ATP- (adenozin-trifoszfát) molekulák formájában.

Olajozott rendszer, hiányos magyarázatok
Ez egy tökéletesnek tűnő partnerkapcsolat, azonban genetikai vizsgálatokból ismert, hogy a mitokondriumok energiájának „megcsapolásáért” felelős fehérjét a gazdasejt csak jóval az összeolvadás után (a becslések szerint több millió év alatt) fejlesztette ki.

Mivel fosszíliák híján igen kevés konkrétumot tudunk erről az evolúciós folyamatról, leginkább elméletek versengenek egymással. Egyesek szerint a mitokondrium őse inkább a gazdasejten élősködő parazita volt, mások szerint a gazda volt az, amely kihasználta a mitokondrium ősét azzal, hogy vadászott rá, és megette. Mindkét esetben nehéz azonban megmagyarázni, hogy az egyoldalú kapcsolat miként tudott stabilan fennmaradni olyan hosszú ideig, amíg az „energiacsapoló” fehérje kifejlődött.

Az első igazi gazdálkodók
Zachar István és kutatótársai tanulmányukban egy harmadik hipotézist vizsgáltak, mely szerint rejtett előnyök stabilizálhatták a kezdeti előnytelen kapcsolatot. Ezt a „gazdálkodó” (farming) hipotézist több mint húsz éve fogalmazta meg John Maynard Smith és Szathmáry Eörs. Eszerint a gazdasejt ragadozó volt, amely rendszeresen fogyasztott más baktériumokat, köztük a mitokondrium akkor még szabadon élő ősét is. A gazda azonban valamilyen oknál fogva nem emésztette meg az összes elfogott baktériumot: amelyek túlélték a bekebelezést, élve tengődtek a gazdán belül (pl. mert fotoszintetizáltak), esetleg még szaporodni is képesek voltak. Vagyis a gazdasejt valódi gazdálkodóként úgy tartotta a baktériumokat, ahogy az ember tartja a sertést (vagy a borsót, ha a fotoszintézisnél maradunk). Amennyiben a környezetben elfogyott a zsákmány, az ilyenkor éhező gazdának előnyös lehetett, ha volt saját tartaléka, amivel túlélhette a szűkös időket – ezáltal evolúciós előnybe került azokhoz a sejttípusokhoz képest, amelyek nem rendelkeztek a gazdálkodás képességével.

A PNAS-ben, 2018. január végén megjelent tanulmány szerzői evolúciós-ökológiai modellek segítségével mutatták be, hogy ez az előny elegendő ahhoz, hogy ökológiai időskálán a gazdálkodás képessége kiszorítsa az e képességgel nem rendelkező egyedeket, illetve hogy evolúciós időskálán a gazdálkodás képessége kialakuljon és elterjedjen a populációban. Ráadásul a gazdálkodók mindig stabilnak bizonyultak a mutációkkal rendre felbukkanó, gazdálkodásra képtelen típusokkal szemben. A gazdálkodás lényege, hogy a jó időszakban egy kis befektetéssel (amit a gazda későbbre eltesz, azt nem tudja most megenni) csökkenthető a hosszú távú veszteség vagy akár a kihalás kockázata is. Egyszerűen összefoglalva: jobb ma és holnap is egy-egy veréb, mint ma egy túzok holnap pedig az éhhalál. Ez a trükk nemcsak a mitokondrium megjelenésénél lehetett hasznos, de további endoszimbiózisokat is megmagyarázhat, például a plasztiszok, azaz a zöld színtestek eredetét.

Forrás: mta.hu

Hozzászólások

Magányos, apró bolygót találtak a Tejútrendszerben

Magányos, apró bolygót találtak a Tejútrendszerben

Nem minden bolygó kering csillagok körül: egyes objektumok idővel kilökődnek a csillagközi térbe.

Orrszarvúak éltek egykor a Tibeti-fennsíkon

Orrszarvúak éltek egykor a Tibeti-fennsíkon

A térség klimatikus átalakulása, illetve az emberek együttesen járultak hozzá az állatok eltűnéséhez.

Négy év múlva indulhat először a SpaceX a Marsra

Négy év múlva indulhat először a SpaceX a Marsra

A SpaceX alapítója és vezérigazgatója, Elon Musk hajlamos túlzásokba esni, a Starship nevű űrhajórendszer fejlesztése ugyanakkor valóban jól halad.

Egyre kevesebb teknőst látnak a Brit-szigeteknél

Egyre kevesebb teknőst látnak a Brit-szigeteknél

Az észlelések számának csökkenése nem feltétlenül negatívum, hiszen a halászhajók kiszorulásának következménye is lehet.

Így változik a kutyák személyisége az életük során

Így változik a kutyák személyisége az életük során

A kutyák személyisége változik a korral, de a különböző személyiségvonások nem azonos ütemben.

National Geographic 2020. szeptemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket