Az eukarióták eredete

Dátum: 2018. szeptember 9.
Forrás: Origo
 
Az az elképzelés, hogy az eukarióták (ide tartoznak az állatok, növények, gombák és a protisták, az állati egysejtűek) prokarióta sejtek (archaeák és eubaktériumok) egyesülésével jöttek létre, figyelmen kívül hagy több, a sejtekben lejátszódó folyamatot. Az eukarióta (valódi sejtmaggal és sejtszervecskékkel rendelkező) sejtek eredete a mai napig vita tárgyát képezi.



Az endoszimbionta elmélet szerint egyes sejtszervecskék prokarióta szervezetek bekebelezésével jöttek létre: a mitokondrium, "a sejt erőműve" egy ún. proteobaktérium lehetett, a fotoszintézisért felelős kloroplasztisz (zöld színtest) pedig cianobaktérium. Ezt az elméletet számos dolog támasztja alá: mindkét sejtszervecskének saját genetikai állománya van, és genomjuk a prokariótákéhoz hasonlóan kör alakú (cirkuláris) kromoszómán található. A prokarióta gének egy része a sejtmagba került, egy része pedig - amire a bekebelezett baktériumnak már nem volt szüksége - egyszerűen elveszett, ezért ezek a bakteriális eredetű szervecskék már nem lennének képesek a sejten kívüli életre. A mitokondriumot és a plasztiszokat is kettő vagy több membrán határolja, közülük a legbelső a prokarióták sejtmembránjához hasonló szerkezettel rendelkezik, és fehérjeszintézist végző riboszómák mérete is prokarióta sajátságokat mutat.

A kloroplasztisz és a mitokondrium eredetével kapcsolatban tehát egyetértés van; a kérdés, ami megosztja a természettudósokat az, hogy a prokariótákat bekebelező sejt mi lehetett? Vajon egy másik baktérium, esetleg baktériumtársulás, vagy egy RNS-sejt először bekebelezte az archaeát, amelyből a sejtmag lett, és csak aztán a mitokondrium ősét, az eubaktériumot? Vagy talán a sejtmag egy vírussal fertőzött archaeában bukkant fel először, és ez a szervezet kebelezte be a mitokondrium ősét?

Közvetlen bizonyítékok hiányában a tudománynak gyakran óvatos találgatásokból kell kiindulnia, azonban ilyenkor is számításba kell venni a már ismert folyamatokat is. Az eukarióták keletkezésével foglalkozó jelenleg divatos, egymásnak ellentmondó teóriák ennek nem tesznek eleget - olvasható a Nature 2007. június 21-i számában.



Az eukarióták eredetével kapcsolatban az 1990-es évek közepén az "archezoa hipotézis" vált uralkodóvá, amely szerint a mitokondrium ősét egy sejtmag nélküli protoeukarióta, egy archezoa kebelezte be. Az archezoa csoportot Cavalier-Smith javasolta, és azokat az eukariótákat sorolták ide, amelyek még a mitokondrium megjelenése előtt szétváltak, és az eukarióta törzsfa legalsó ágait népesítik be. Az archezoa-hipotézis mellett szólt, hogy vannak mitokondrium nélküli, anaerob eukarióták is. A hipotézis két, egymástól független feltételezésen alapul: 1. a mitokondrium ősét a protoeukarióta gazdasejt kebelezte be (ez a protoeukarióta elmélet), 2. a ma élő, modern archezoák pedig egy külön evolúciós leágazást képeznek, vagyis soha nem rendelkeztek mitokondriummal. A második feltételezés nem állja meg a helyét, ugyanis minden megvizsgált archezoa tartalmaz csökevényes vagy egyszerűsödött mitokondriumokat, vagy mitokondriális eredetű géneket, tehát minden modern eukarióta egy mitokondriumot tartalmazó, közös őstől származik, és a mitokondrium redukálódása másodlagos folyamat. Vannak, akik az első hipotézissel is vitatkoznak, ugyanis az eukariótáknak és az archaeáknak számos közös génjük van, tehát a protoeukarióta gazdasejt behelyettesíthető egy archaeával. Ez a feltételezés elindította a spekulációk áradatát, és hatására számos új elmélet született - azonban egyiket sem támasztják alá megfigyelések.

Mivel a fagocitózis (melynek során egy sejt bekebelez egy másikat) teljesen ismeretlen a két prokarióta csoport, az archaeák és az eubaktériumok között, viszont széles körben elterjedt az eukariótáknál, nem valószínű, hogy a protoeukarióta gazdasejt egy archeával helyettesíthető lenne. Az eukarióták bekebelezik a baktériumokat, mint táplálékot, és ezek a baktériumok normális esetben a lizoszómába kerülnek (amely a sejt belsejében található, hólyagszeű képződmény, tele emésztőenzimekkel). Vannak azonban olyan baktériumok, amelyek képesek megakadályozni, hogy a fagoszóma, amelybe a fagocitózist követően kerültek, egyesüljön a lizoszómával, így a gazdasejt nem lesz képes megemészteni a baktériumot. Mivel az archaeák nem képesek más sejteket bekebelezni, a protoeukarióta elmélet alternatívái azt feltételezik, hogy a prokarióta ősök fejlesztették ki a fagocitózist, hogy aztán nyomtalanul elveszítsék - egy újabb állítás, amit nem lehet bizonyítani.

A korábbi feltételezésekkel ellentétben az eukarióták nem az archaeákból származnak, hanem testvércsoportot alkotnak velük, melynek tagjai egyetlen közös őstől származtak. Ez beleillik a protoeukarióta elméletbe - a mitokondriumot bekebelező gazdasejt a modern eukarióták közvetlen őse lehetett.

Sok a bizonytalanság az eukarióták eredetével kapcsolatban. Hogy alakult ki a fagocitózis és a sejtmag? Hogy jött létre a szimbiózis a gazda és a mitokondrium között? Ezeket a kérdéseket egyedül a protoeukarióta elmélettel lehet megválaszolni, ugyanis ez az egyetlen olyan teória, amely olyan gazdát feltételez, amely technikailag képes volt bekebelezni a mitokondrium ősét egy ismert folyamat, a fagocitózis segítségével.

Heéger Zsófia

Vissza a főoldalra