Μια νέα υπόθεση για το πώς προέκυψε η σύνθετη ζωή στη Γη

Όταν εμφανίστηκε η ζωή στη Γη για πρώτη φορά, περίπου, πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ήταν πολύ απλή με τα σημερινά πρότυπα. Για περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, ο πλανήτης κυριαρχείται από ταπεινές συστάδες βακτηρίων και άλλων οργανισμών που ήταν λίγο πολύ ίδια με τους σημερινούς μικροοργανισμούς και τα μονοκύτταρα βακτήρια.

Μέσα στα κύτταρα των ανθρώπων και όλων των άλλων σύγχρονων όντων υπάρχουν πολλά μικροσκοπικά μιτοχόνδρια (που παρουσιάζονται εδώ σε ροζ χρώμα), τα οποία μπορεί να ήταν το κλειδί για την εξέλιξη των σύνθετων πολυκύτταρων οργανισμών δισεκατομμύρια χρόνια πριν

Στη συνέχεια, όμως, λίγο πάνω από 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μια νέα μορφή ζωής προήλθε από την αρχέγονη υγρή λάσπη, που θα χαράξει μια ριζικά διαφορετική πορεία στην εξέλιξη. Ολόκληρη η ποικιλία της πολυκύτταρης μορφής της ζωής που γνωρίζουμε σήμερα – κάθε σφενδάμι, κάθε μούχλα, μανιτάρια, ποντίκια ή ο άνθρωπος που έδρασαν ποτέ τη γη – προέρχονται από αυτόν τον οργανισμό, αλλά οι επιστήμονες ακόμα δεν γνωρίζουν ακριβώς πώς ξεκίνησε.

Τώρα, δύο ευρωπαίοι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια νέα υπόθεση που μπορεί να εξηγήσει πώς o αρχικός πρόγονος των ζώων και των φυτών στη Γη – ο πρώτος "ευκαρυωτικός" οργανισμός – ήρθε στη ζωή.

“Φαίνεται να συνέβηκε διότι ένα κύτταρο πήγε μέσα σε ένα άλλο κύτταρο", δήλωσε ο Nick Lane, βιολόγος στο Πανεπιστημιακό Κολλέγιο του Λονδίνου που έχει αναπτύξει τη νέα υπόθεση μαζί με τον William Martin, βιολόγο στο Πανεπιστήμιο του Ντύσελντορφ.

Οι Lane και Martin ισχυρίζονται στο περιοδικό Nature, ότι η ποικιλομορφία της ζωής των σύνθετων πολυκύτταρων μορφών θα μπορούσε να προκύψει μόνο αν ένα κύτταρο βρεθεί στον δρόμο ενός άλλου και εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου σε κάτι, που είναι γνωστό σήμερα ως μιτοχόνδριο – ένα μικρό διαμέρισμα που παράγει την ενέργεια ενός κυττάρου .

Οι άνθρωποι και άλλα ζώα έχουν εκατοντάδες από αυτά τα μιτοχόνδρια στα κύτταρα τους, τα εργοστάσια ενέργειας που τροφοδοτούν το σώμα μας από την κούνια μέχρι τον θάνατο μας.

Η νέα ιδέα έρχεται σε αντίθεση με τις προηγούμενες υποθέσεις ότι οι σύνθετοι, πολυκύτταροι οργανισμοί αναπτύχθηκαν αρχικά, προτού καν δημιουργηθούν τα μιτοχόνδρια.

“Οι βιολόγοι από καιρό πίστευαν ότι η πολυπλοκότητα έρχεται πρώτα, και κατόπιν τα μιτοχόνδρια", δήλωσε ο Martin. «Έχουμε αποδείξει ότι αυτό το μοντέλο δεν δουλεύει. Τα μιτοχόνδρια είναι αναγκαία για την πολυπλοκότητα».

Ένα εξαιρετικά σπάνιο γεγονός

Η ανάπτυξη των μιτοχονδρίων φαίνεται να έχει συμβεί μόνο μία φορά σε ολόκληρη την φυσική ιστορία της Γης.

«Ήταν ένα πολύ δύσκολο βήμα για την προέλευση της ζωής», δήλωσε ο Neil Blackstone, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Βόρειου Ιλινόις, που δεν συμμετείχε στην έρευνα, αλλά είναι εξοικειωμένος με τη νέα υπόθεση.

Δεν ήταν αρκετό για το πρώτο κύτταρο να βρει τον δρόμο του προς ένα άλλο κύτταρο, ανέφερε ο  Neil Blackstone. Κάπως τα δύο έπρεπε να συνυπάρχουν σε μια συνεταιριστική κατάσταση, να μοιράζονται κάποια πράγματα και όχι να ανταγωνίζονται για τους αναγκαίους πόρους και φυσικά να συνυπάρχουν χωρίς να σκοτώνονται μεταξύ τους.

"Είναι ένας δύσκολος χορός," είπε ο Blackstone.

Ο κίνδυνος στην αρχή ήταν το εσωτερικό κύτταρο να μην γίνει ένα παράσιτο, που να κλέβει πόρους ανταγωνιστικά από το άλλο κύτταρο – ξενιστή και τελικά να το σκοτώνει.

Αντίθετα, αυτό που τελικά συνέβη, σύμφωνα με τους Lane και Martin, είναι ότι τα δύο κύτταρα εξελίχθηκε από κοινού. Καθώς συνέβαινε αυτό λοιπόν, το εσωτερικό κύτταρο έγινε όλο και πιο ικανό στο να κάνει ένα μόνο πράγμα – να δίνει ενέργεια στο κύτταρο – και αυτό έγινε όλο και μικρότερο, απορρίπτοντας κάθε γονίδια που δεν ήταν απαραίτητα για την μία και μοναδική αναδυόμενη λειτουργία του.

Η προσφορά της ενέργειας μέσα σε ένα μεγαλύτερο κύτταρο, επέτρεψε σε αυτές τις νέες μορφές ζωής να συσσωρεύσουν 1.000 ή και περισσότερες φορές την ποσότητα του DNA που είχαν οι πρόγονοί τους. Τους επέτρεψε έτσι να αναπτυχθούν πολύ πιο περίπλοκα και να μετασχηματιστούν σε φυτά, ζώα, και σε άλλα βασίλεια με την πάροδο του χρόνου.

Οι Lane και Martin ισχυρίζονται ότι η θεωρία τους εξηγεί, επίσης, γιατί βακτήρια και άλλα κύτταρα στερούνται αυτά τα μικροσκοπικά εργοστάσια της ενέργειας, ενώ ποτέ δεν έγιναν πραγματικά σύνθετα. Αυτά τα είδη αντιμετώπισαν πάντα ενεργειακούς περιορισμούς που τους εμπόδισε να αποκτήσουν τα χιλιάδες νέα γονίδια που απαιτούνται για την πολυπλοκότητα.

"Είναι μία σημαντική εξελικτική εικόνα για το πώς έγινε η ζωή περίπλοκη, οδηγώντας στην πολυκυτταρικότητα  καθώς και στην αφθονία και την ποικιλία των φυτών και των ζώων που βλέπουμε σήμερα”, δήλωσε ο John Allen, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου ο οποίος δεν συμμετείχε με την έρευνα.

Πηγή: [physics4u.gr]