我們知道,物理學家通過觀察星星探索宇宙的起源,考古學家根據今天發現的史前古器物重建古代文明,同樣地,進化生物學家通過研究現代物種的多樣性,來理解生命的起源和進化。
2月3日在國際**期刊《Nature》發表的一項研究中,西班牙基因組調控中心(CRG)的研究人員Toni Gabaldón和Alexandros Pitis,揭示了生命進化過程中一個*重要的里程碑:細胞何時獲得了線粒體。
第一種生物是單細胞生物,是今天棲居于世界上的細菌的前輩。這些細胞相當簡單,但在進化過程中的某一時刻,它們讓位于一個更復雜的細胞譜系:真核生物,或具有細胞核的細胞。真核細胞已經產生了地球上*復雜的生命形式,包括多細胞生物,如動物、植物或真菌。
這種復雜性的一個關鍵因素,可以存在于線粒體——這個細胞器被認為是細胞能量的發電機,雖然這并不是它們**的作用。據認為,通過獲得線粒體,細胞能夠使用更多的能量,促使其結構和組織發生了質的飛躍。這就是為什么“線粒體的加入”被認為是生命進化的重要里程碑。
到目前為止,許多理論都試圖解釋細胞是如何獲得線粒體的。關于這一點雖然已有共識,但是,第一個線粒體一定是一種細菌,進入另一個細胞,并留在那里,成為細胞的一部分嗎?這發生在什么時候?目前都還不清楚。
一些科學家主張線粒體是在早期獲得,并認為這一步是發展出真核細胞的先決條件。其他理論則提出線粒體是在后期加入,一種更為復雜的宿主細胞可以更利于另一個細胞的進入,并且那個細胞在其內部具有持久性?,F在,Alexandros Pitis和Toni Gabaldón澄清了這個問題,提出了一種理論,將定義線粒體獲得的時間框。
這項研究的負責人Toni Gabaldón指出:“就像考古學家一樣,我們試圖基于今天的證據,重建過去存在的一些東西。具體而言,我們已經找到了所有復雜生物體所共有的蛋白質,并重建了它們的演化。我們發現,與線粒體獲得相關的蛋白質,比細胞其他部分有關的蛋白質,晚到了一些時間?!?/span>
科學家使用一組不同的測量數據,來確定幾種蛋白質并入真核細胞譜系的時間。他們發現,蛋白質似海浪般接踵而至,而那些與祖先線粒體相關的蛋白質,是與*近的蛋白質相匹配的。本文第一作者Alexandros Pitis強調說:“我們的工作表明,線粒體的獲得,發生在細胞進化較晚的時期,而此時宿主細胞已經有了一定程度的復雜性。
我們的研究使我們有可能打破被認為是生命起源后*偉大的進化飛躍。理解復雜性是如何起源和演變的,對于更好地了解控制細胞的機制極其重要,引申開來,包括所有生物體的功能?!?/span>