Kako mislimo, da so se razvile kompleksne celice - Adam Jacobson

Ogled celotne lekcije: http://ed.ted.com/lessons/how-we-think-complex-cells-evolved-adam-jacobson

Predstavljajte si, da bi pogoltnili majhnega ptiča in bi nenadoma pridobili sposobnost letenja... ali pa bi pojedli kobro in bi lahko pljuvali strup! No, skozi zgodovino življenja (in še posebej med evolucijo kompleksnih evkariotskih celic) so se take stvari dogajale ves čas. Adam Jacobson razloži endosimbiozo, tip simbioze, kjer en simbiotski organizem živi znotraj drugega.

Lekcija Adam Jacobson, animacija Camilla Gunborg Pedersen.

Kaj če bi lahko absorbirali drug organizem

in prejeli njegove sposobnosti?

Predstavljajte si, da bi pogoltnili
malega ptiča in dobili sposobnost letenja.

Ali če bi požrli kobro

in bi bili potem sposobni
pljuvati strup iz svojih zob.

Skozi zgodovino življenja,

še posebej med evolucijo
kompleksnih evkariontskih celic,

so se take stvari dogajale ves čas.

En organizem je absorbiral drugega

in združila sta se v nov organizem
z združenimi sposobnostmi obeh.

Mislimo, da so bili
pred 2 milijardama let

edini živi organizmi
na Zemlji prokarionti,

enocelični organizmi,
ki niso imeli organelov z membrano.

Pobliže si poglejmo samo tri.

En je bil velika, preprosta,
mehurčkasta celica

s sposobnostjo absorpcije snovi tako,
da jo je ovila s svojo celično membrano.

Druga je bila bakterijska celica,

ki je pretvorila sončno energijo
v molekule sladkorja s fotosintezo.

Tretja je uporabljala kisik
za razgradnjo molekul, kot je bil sladkor,

in sprostila energijo v obliki,
uporabni za življenjske aktivnosti.

Mehurčkasta celica je občasno
absorbirala foto-sintetično bakterijo.

Te bakterije so nato živele
znotraj mehurčka in se delile kot vedno,

a njihov obstoj je postal povezan.

Če bi naleteli na to življenjsko ureditev,

bi morda pomislili,
da gre za en organizem,

da so zelene fotosintetske bakterije
samo del mehurčka,

ki izvaja eno izmed življenjskih funkcij,

tako kot je tvoje srce tisti del tebe,
ki izvaja funkcijo črpanja krvi.

Ta proces skupnega življenja celic
se imenuje endosimbioza,

en organizem živi znotraj drugega.

A endosimbioza se ni ustavila tu.

Kaj bi se zgodilo, če bi se noter
premaknile še druge bakterije?

Sedaj so celice te vrste
postajale zelo zapletene.

Bile so velike
in polne zapletenih struktur,

ki jim pravimo
kloroplasti in mitohondriji.

Te strukture delujejo skupaj,
da ujamejo sončno svetlobo,

naredijo sladkor in razgradijo ta sladkor
s pomočjo kisika,

ki se je ravno v tem času pojavil
v Zemljini atmosferi.

To, da organizmi absorbirajo
druge organizme,

je en način prilagoditve vrst
na spreminjajoče se okoljske pogoje,

v prostoru, ki jih obdaja.

Ta kratka zgodba vam prikaže nekaj, čemur
biologi pravijo endosimbiotska teorija,

trenutno najboljšo razlago
evolucije kompleksnih celic.

Veliko dokazov je,
ki potrjujejo to teorijo,

a poglejmo tri glavne.

Prvič, kloroplasti in mitohondriji
se delijo na isti način

kot tiste starodavne bakterije,

ki so še zmeraj tu, mimogrede.

V bistvu, če uničiš te strukture v celici,
se ne bodo pojavile nove.

Celica jih ne more narediti.

Samo same se lahko pomnožijo.

Drugi dokaz.

Kloroplasti in mitohondriji
imajo oboji svojo DNK in ribosome.

Njihova DNK je krožna

in je neverjetno podobna
DNK starodavnih bakterij

in prav tako vsebuje mnogo podobnih genov.

Ribosomi, oziroma naprave za nastanek
proteinov v kloroplastih in mitohondrijih,

imajo enako strukturo
kot ribosomi starodavnih bakterij,

a so drugačni od ribosomov,
ki so v drugih evkariontskih celicah.

Nazadnje, pomislite na membrane,
vpletene v proces požiranja.

Kloroplasti in mitohondriji imajo
oboji dve membrani, ki jih obdajata,

notranjo in zunanjo membrano.

Notranjo membrano
sestavljajo lipidi in proteini,

ki niso prisotni v zunanji membrani.

Zakaj je to pomembno?

Ker je njihova zunanja membrana
včasih pripadala mehurčkasti celici.

Ko so bili zajeti v procesu endosimbioze,

so bili oviti v to membrano
in obdržali svojo kot notranjo membrano.

Ti isti lipidi in proteini se nahajajo
na membranah starodavnih bakterij.

Biologi sedaj uporabljajo to teorijo,

da pojasnijo izvor velike raznolikosti
evkariontskih organizmov.

Poglejte naprimer zelene alge,
ki rastejo na stenah bazenov.

Velika evkariontska celica
z vrtečimi se repki oziroma bički

je na neki točki absorbirala alge,
kot so te, da so se oblikovale evglene.

Evglena lahko izvaja fotosintezo,

razgradi sladkor s pomočjo kisika

in plava v jezerski vodi.

Kot predvideva teorija,

imajo kloroplasti v tej evgleni
tri membrane,

saj so imeli dve, preden so bili zajeti.

Postopek absorpcije
v endosimbiotski teoriji

omogoča organizmom,
da združijo močne sposobnosti,

da se bolje prilagodijo
življenju na zemlji.

Rezultat so bile vrste,
sposobne veliko več

kot takrat, ko so bile ločeni organizmi

in to je bil evolucijski preskok,

ki je vodil k mikroorganizmom, rastlinam

in živalim, ki jih opazujemo
na planetu sedaj.