Каждая школьная таблица чётко делит живые организмы на прокариот и эукариот

Каждая школьная таблица чётко делит живые организмы на прокариот и эукариот. Первые — бактерии и археи, вторые — все остальные, от дрожжей до человека. Однако тот самый момент, когда около 2 миллиардов лет назад у предковой клетки возникло оформленное ядро, остаётся одной из самых тёмных страниц эволюционной летописи. В палеонтологической летописи нет ни одного переходного звена — никто никогда не находил организм с «недостроенной» ядерной оболочкой или с частично функционирующим ядрышком. Переход выглядит не как постепенное накопление изменений, а как внезапный скачок, что противоречит классическому дарвинизму и заставляет учёных искать альтернативные сценарии.

Самое парадоксальное, что наличие ядерной мембраны с точки зрения биохимии скорее вредно, чем полезно. Она физически отделяет транскрипцию от трансляции, заставляя клетку тратить энергию на экспорт матричных РНК из ядра в цитоплазму через ядерные поры и эндоплазматические сети. У прокариот этот процесс идёт гораздо быстрее, потому что все органеллы в них свободно плавают в клетке, как в мешочке с жидкостью. Любое усложнение должно давать преимущество, но какое именно — до сих пор неясно. Эволюция крайне редко сохраняет признаки, ухудшающие базовую функцию, а тут мы имеем дело с глобальной перестройкой клеточной архитектуры.

Сегодня конкурируют две основные гипотезы. Согласно симбиотической, сначала предок эукариот поглотил альфа-протеобактерию, которая стала митохондрией. Эта внутренняя бактерия производила много активных форм кислорода, повреждавших ДНК хозяина, и ядерная оболочка возникла как защитный экран, локализующий геном в безопасной зоне. Согласно вирусной или внутримембранной гипотезе, ядро появилось как барьер против мобильных генетических элементов — транспозонов и вирусов, которые атаковали геном и могли разрушить его в считанные поколения. Митохондрии же присоединились позже, уже в клетку с ядром. Какая последовательность верна — спор длится десятилетия, и каждая сторона приводит веские аргументы.

Загадку усугубляет химерная природа эукариотического генома. По метаболическим генам мы ближе к бактериям, а по аппарату транскрипции и репликации — к археям. Это указывает на глубокое слияние двух разных доменов жизни, но механизм этого слияния остаётся предметом ожесточённых дебатов. Возможно, ядро возникло в результате эндоцитоза одной археей другой бактерии, или же две клетки просто слились, обменявшись генами и образовав гибридную оболочку. Недавние данные о геномах асгардархей — архей, генетически наиболее близких к эукариотам, — подтверждают, что предки эукариот происходят из этой группы, но и они не имеют ядра.

Разгадка этого узла важна не только для понимания нашего собственного происхождения. Именно появление ядра запустило цепь событий, приведших к многоклеточности, дифференцировке тканей и, в конечном счёте, к разумной жизни. Без ядра не было бы сложной регуляции генов, альтернативного сплайсинга и полового размножения. Пока же эволюционные биологи вынуждены признать: мы знаем, что ядро есть, но мы почти не знаем, как оно появилось. Это и делает его настоящим Святым Граалем современной науки, от решения которого зависят наши представления о месте человека в дереве жизни.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: