ربما اكتشف العلماء وجود صلة مفقودة بين الخلايا البسيطة والمعقدة ، التي تتكون منها جميع الحيوانات والنباتات والفطريات.
يعتقد العلماء أن الكائنات الحية وحيدة الخلية تسمى Archaea تقع بين البكتيريا البدائية ، التي تفتقر إلى النواة ، والخلايا الأكثر تعقيدًا ، أو حقيقيات النوى ، على الخط الزمني التطوري. مثل أبناء عمومتهم البكتيرية ، تفتقر Archaea إلى النواة ، لكن الميكروبات تحتوي على الحمض النووي وإنزيمات تكرار الحمض النووي التي تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في حقيقيات النوى.
يعتقد بعض العلماء أن حقيقيات النوى قد تطورت منذ حوالي 2 مليار سنة من هذه الكائنات الوسيطة ، عندما أمسكت قديمة قديمة كائنات حية عابرة ، وامتصتها في بطنها الخلوي ، وحولتها إلى نواة مؤقتة. يقترح البعض الآخر أن أقدم الأجداد أرسلت "فقاعات" متجوّلة ، مبنية من جدارها الخلوي الخاص بها ، والتي تمسكها ثم دمجت كائنات أحادية الخلية مفيدة تعمل مثل العضيات الحديثة ، أو الهياكل الشبيهة بالأعضاء داخل الخلايا التي تؤدي أداءً متخصصًا المهام.
لا تزال التفاصيل المحيطة بهذا الحدث التطوري الرئيسي غامضة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن العلماء وجدوا القليل من الأدلة على الفترة الانتقالية بين الخلايا البسيطة والمعقدة. لكن الآن ، حدد الباحثون الجسر المحتمل بين بدائيات النوى وحقيقيات النواة: تشابه مذهل مشفر في بروتيناتهم.
في حقيقيات النوى ، تحمل بعض البروتينات تسلسلات قصيرة ، تعرف باسم إشارات التوطين النووي أو NLSs ، من أجل دخول النواة. ترتبط بروتينات النقل مع NLSs ثم ترافق جزيءًا آخر من خلال المسام في الغشاء النووي. في الجوهر ، تعمل NLSs مثل شارة الأمان الخلوية.
على الرغم من أن Archaea تفتقر إلى النوى ، فإن بعض بروتيناتها تحمل شارات شبيهة بـ NLS على أي حال ، وفقًا للدراسة المنشورة في 10 سبتمبر في مجلة Molecular Biology and Evolution. يقترح المؤلفون أن NLSs تسبق أصل النواة وربما تكون بمثابة نقطة انطلاق تطورية مكنت الأركييا من التطور تدريجيًا إلى حياة معقدة.
قال عالم الأحياء التطوري سيرجي ميلنيكوف ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ييل والمؤلف المشارك في إعداد الدراسة: "تميل الطبيعة إلى اختراع ما لديها بالفعل".
أخبرت ملنيكوف LIve Science أن شارات NLS هذه تقدم دليلاً على شكل وسيط بين الخلايا البسيطة والمعقدة - وهي نتيجة تعادل الكشف عن ديناصور شبيه بالطيور أو الزحف كطبيب حفريات. قال عالم الأحياء الحسابي أرافيند إيير ، الذي يدرس تطور البروتين والجينوم في المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، "إن هذا أمر فريد إلى حد ما للإدعاء بأن هذه موجودة في Archaea ... لم يظن أحد حتى أنه يجب أن يبحثوا عن NLSs في Archaea". لكنها لم تشارك في الدراسة الحالية.
لكن ليس كل شخص مقتنعًا: أخبر خبيران Live Science أن NLSs قد لا تكون بندقية التدخين التطورية التي توضح كيف تطورت الخلايا البسيطة إلى خلايا أكثر تعقيدًا.
التنقيب عن الحفريات الخلوية
بدلاً من الحفر من خلال بقايا الهيكل العظمي ، ذهب Melnikov للحفر عبر بروتينات الريبوسوم في الخلايا لتجميع تاريخها التطوري. (الريبوسومات هي مصانع خلوية تساعد على تجميع البروتينات.)
قال ميلنيكوف: "هناك عدد قليل من الجينات المنتشرة في كل مكان" ، بمعنى أنها موجودة في جميع أشكال الحياة. وأوضح أن حوالي نصف تلك الجينات المحفوظة ترمز إلى بروتينات الريبوسوم ، وهي حقيقة تشير إلى أن البروتينات لها إرث تطوري طويل ، ربما يمتد إلى بداية الحياة نفسها. في حقيقيات النوى ، تدخل بروتينات الريبوسوم إلى النواة ليتم تعديلها قبل إنشاء متجر في السيتوبلازم. يتمتعون بسهولة الوصول إلى النواة بفضل NLSs الخاصة بهم.
بمقارنة بنية البروتينات الريبوسومية التي تم أخذ عيناتها من جميع مجالات الحياة الثلاثة - Archaea ، Bacteria و Eukarya - Melnikov تهدف إلى اكتشاف هذه التسلسلات المميزة. مجموعات Archaea التي حقق فيها هي من بين تلك التي يمكن العثور عليها في الطبيعة اليوم.
واكتشف لو وها أن ميلنيكوف وزملاؤه اكتشفوا أربعة بروتينات قديمة مزودة بشارات أمنية مماثلة لنظرائها حقيقية النواة. ظهرت تسلسلات تشبه NLS في مجموعات متعددة من Archaea ، لذلك استنتج الباحثون أن الميزة ظهرت في وقت مبكر من التاريخ التطوري القديم. (في Archaea ، على الرغم من ذلك ، من المحتمل أن تساعد NLS الكائنات الحية على التعرف بسهولة أكبر على الأحماض النووية ، ولبنات بناء DNA و RNA. بينما تخدم NLSs حقيقية النواة هذه الوظيفة أيضًا ، ومن المعروف أنها تساعد البروتينات في النواة.)
ذهب الفريق لاختبار ما إذا كانت NLSs قابلة للتبادل وظيفيا عبر ممالك الحياة ، واستبدال شارة حقيقية النواة بعلامة قديمة. تحت مجهر ضوئي ، بدا أن NLS القديمة تعمل تمامًا مثل NLS حقيقية النواة ومنحت البروتينات المرتبطة بها وصول VIP إلى النواة. على الرغم من مشاركة نفس الوظائف ، إلا أن NLSs في حقيقيات النوى و Archaea قد لا تكون مرتبطة تطوريًا ، كما يقول الخبراء.
على سبيل المثال ، لا يزال Iyer مشكوكًا فيه. تتكون NLSs من خمسة إلى ستة كتل بناء بروتينية تسمى الأحماض الأمينية. أخبر Iyer Live Science أنه بسبب طولها القصير وهيكلها الكيميائي الخاص ، من المحتمل إحصائيًا NLSs أن تظهر في البروتينات بمجرد الصدفة.
بعبارة أخرى ، ربما ظهرت المتواليات القديمة وحقيقية النواة بشكل مستقل وبالتالي لن تكون مرتبطة بالتطور. قال Iyer إنه سيكون أكثر اقتناعًا إذا كشف المزيد من الأبحاث NLS القديمة في بروتينات إضافية ، بروتينات مشابهة لتلك التي تدخل النواة في حقيقيات النوى.
وقال باز بوم ، عالم الخلايا والتطور في مختبر إم آر سي لبيولوجيا الخلايا الجزيئية في إنجلترا ، لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني: "في النهاية ، يوضح هذا أن هذه التسلسلات قد سبقت النوى على الأرجح". وأوضح أن الأثار التي تشترك في العديد من أوجه التشابه الجيني مع حقيقيات النوى الحديثة لا تزال تفتقر إلى النوى والعضيات ، لذلك من الصعب رؤية كيف أدت هذه NLS إلى تطوير النوى.
- الحياة القصوى على الأرض: 8 مخلوقات غريبة | علوم حية
- 7 نظريات اصل الحياة | علوم حية
- الصور: قوس قزح الحياة في بحيرة الملح العظمى | المتطرفون | حي…
نشر في الأصل على علوم حية.
