‘Bitki protosterolleri’ evrimdeki gizemli bir boşluğu açıklayabilir

Alçakgönüllü ve kelimenin tam anlamıyla gerçek ismine rağmen, son ökaryotik ortak ata (LECA olarak bilinir) tek hücreli bir öncüdür. Bu organizma, basit yaşamdan karmaşık yaşama geçişi başlatmak için mecazi olarak ilkel havuzdan yükseldi.

Yunancadan Avrupa Birliği (“iyi” veya “iyi”) ve Leş (“çekirdek” veya “ceviz”), ökaryotlar, bakteri ve diğer prokaryotlarda bulunmayan diğer karmaşık organellerin yanı sıra, bir zar içinde DNA içeren iyi tanımlanmış çekirdeklere sahiptir. Bilim adamları LECA’yı ilk gerçek taç organizma, yani ökaryotlara özgü tüm özelliklere sahip ilk organizma olarak görüyorlar. LECA, morfoloji ve fizyolojilerinin tamamı olmasa da bir kısmına sahip olan kök ökaryotlardan evrimleşmiştir.

ökaryotik vakuol

Ökaryotların evrimi, Dünya üzerinde olağanüstü karmaşıklık ve biyolojik çeşitlilik düzeylerine yol açmıştır. Ökaryotlar bize mantar ve kılıç balığından babunlara ve çiçek sinek tuzaklarına kadar her şeyi verdi ve gezegenin ekolojisinde derin bir iz bıraktı. Ancak ökaryotların hakimiyeti bir gecede olmadı.

Bilimsel tahminler, LECA’nın ilk görünümünün yaklaşık 1,6 milyar yıl önce olduğunu güvenle ortaya koyuyor. Ancak, LECA ve onun soyundan gelenler 900 milyon yıl öncesine kadar dünya organizmalarının baskın üyeleri olarak görünmüyorlar. boşluk var 600 milyon ila 800 milyon yıl önce, bilim adamlarının ökaryotların varlığını kabul ettiği, ancak nüfus artışına dair kanıt bulmak için mücadele ettiği. Hala bilimdeki en çözülmemiş gizemlerden biri olarak duruyor.

Cevap bulmak için Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden (ANU) bilim adamları ökaryotların soyunu incelediler. En eski yarı ökaryotik atalarımız olan LECA’ların atalarının, LECA’lar gelişmeden önce çevrelerine nasıl uyum sağlamış olabileceklerini gösteren ilginç kanıtlar ortaya çıkarıyorlar.. Araştırmacılar, bir zamanlar okyanus tabanını oluşturan eski kayaları analiz ederek, bunun ikna edici kanıtlarını ortaya çıkardılar. dünyada yaşadı LECA ataları. Yol boyunca araştırmacılar, varlığımıza ve Dünya üzerindeki tüm karmaşık yaşamın varlığına yol açan erken rekabetin bir arka planını önerdiler. Bilim adamları bulgularını yayınladılar. doğa.

yağlı kayalar

Bilim adamları ökaryotları tanımlamak için iki farklı yöntem kullanırlar. İlk yöntem, vücut fosillerini, yani belirli hücre yüzeyi yapıları ve hücre duvarı modellemesi gibi benzersiz ökaryotik özelliklerin fosil kanıtlarını aramayı içerir. İkinci yöntem, biyobelirteçleri, özellikle lipit türevi hidrokarbon fosillerini arar. Özellikle, ana ökaryot suşlarına özgü bir grup kolesterol benzeri lipit olan koroner sterolleri arıyorlar. Araştırmacılar, taç sterollerin sinyalleşmesini haritalayarak, ökaryotların son 800 milyon yıldaki evriminin fosil kayıtlarıyla tutarlı olan tutarlı bir resmini oluşturdular.

Bununla birlikte, 800 milyon yıl önce, biyobelirteçler fosil kanıtlarıyla çelişiyordu. Ökaryotik vücut fosilleri mevcuttur, ancak tespit yöntemleri koronal sterolleri tanımlamada başarısız olur. Sinyallerdeki bu belirgin tutarsızlık, yarım milyar yıldan fazla bir süredir devam ediyor ve açıklanamıyor.

Yazarlar, bu boşluğu gidermek için denenmemiş bir hipotez öne sürdüler: sterol biyosentezi için tam bir yola sahip olmayan ancak ökaryotik vücut şekline sahip olan ekosistemlere ökaryotik kök popülasyonları hakimdi. Diğer bir deyişle, ökaryotik lipitlerin saptanamadığı dönemde bulunan ökaryotik fosiller, bir tür kök ökaryotu temsil ediyor olabilir. Ökaryotların vücut tipini gösterdiler ama henüz bu karakteristik lipidi üretmediler.

Bu hipotezi sürdürmek için ANU araştırmacıları, ilk olarak Nobel Ödülü sahibi Konrad Bloch tarafından önerilen 30 yıllık bir kavramı yeniden gözden geçirdiler. Ökaryotlar, koroner sterol moleküllerini üreten metabolik yol boyunca bir dizi ara bileşik oluşturur. Bloch, bu ara bileşiklerin (“protosteroidler”) eski organizmalar tarafından üretilen son lipitler olabileceğine inanıyordu. ANU akademisyenleri de aynısını önerdi.

ANU ekibi, Bloch’un zamanında bulunmayan gelişmiş teknikleri kullanarak bu steroidleri araştırmaya başladı. En eskisi 1,64 milyar yaşında olan, dünyanın dört bir yanındaki ekosistemlerden alınan kaya örneklerinde ortaya çıkan steroidlerin her yerde bulunduğunu buldular. Eşsiz lipit özelliklerinden dolayı, bilim adamları organizmaları “protosterol biyomları” olarak adlandırdılar. Kesin boyutları belirsizliğini koruyor olsa da bilim adamları, muhtemelen bakteri avlayan dünyanın en eski yırtıcıları olabileceklerini düşünüyorlar.

Taç ökaryotları ve protosterol organizmaları

Protosterol organizmalarının keşfi, araştırmacıların 1,6 milyar ila 800 milyon yıl önceki ökaryotik yaşamın kaderini açıklayan bir teori ortaya koymalarına olanak sağladı; ökaryotik yaşamdan. Görünüşe göre, 1,6 milyar ila 800 milyon yıl önce, Dünya ökaryotların tacı için daha az uygun bir yerdi.

Ökaryotik lipitlere olan talep metabolik olarak pahalıdır ve çok fazla oksijen gerektirir. Ancak taç steroller, hücreleri dehidrasyondan korudukları ve onları aşırı soğuğa ve sıcağa daha dayanıklı hale getirdikleri için faydalı moleküllerdir. Bu nedenle, 1,6 milyar yıl önceki gezegende koronal ökaryotlar, sık sık kuraklık ve rehidrasyon, yüksek ultraviyole radyasyon ve günlük sıcaklık dalgalanmaları ile karakterize edilen ortamları işgal etmek için iyi bir konuma sahipti. Bununla birlikte, bu ortamlar, araştırmacıların aradığı fosil veya başka türlü sinyalleri korumaz ve bu, biyolojik kayıtlardaki ökaryotların gizemli eksikliğini açıklayabilir.

Koroner ökaryotlar karada başarılı olurken, okyanuslarda büyümek için çok daha az uygundular. Deoksidize yüzey suyu ve düşük atmosferik oksijen seviyeleri, oksijen açlığı çeken bu organizmalar için zorluklar oluşturdu. Öte yandan, protosterol bitkileri, metabolik olarak daha az talepkar biyosentetik yolları sayesinde oksijenden yoksun okyanuslarda başarılı oldular. Bununla birlikte, protosteroller, ökaryotların taç grubu gibi aşırı ortamlarda yaşamalarını sağlamadı.

Bu bölünme, esas olarak karada bulunan koronal ökaryotlar ve esas olarak okyanuslarda bulunan protosteroller ile yüz milyonlarca yılı kapsayan paralel bir varoluşa yol açtı.

ökaryotların fethi

Atmosferdeki oksijen seviyelerinin arttığı ve okyanuslara besin tedarikinin arttığı Tonian dönemine (1 milyar ila 720 milyon yıl önce) hızlıca ileri sarın. Oksijenin sağlanmasıyla, koroner ökaryotlar artık Dünya’nın en uç ortamlarıyla sınırlı değil. Okyanuslara girmeyi göze aldılar ve yavaş yavaş protosterol taşıyan atalarını geride bırakmaya başladılar. Buzullaşma ve aşırı küresel ısı gibi aşırı iklim olayları, uyumsuz protozoayı aniden yok ederken koronal ökaryotların avantajlarını vurguladı.

Dünya nihayet ökaryotların tacı için daha uygun hale geldikten sonra, genişlemeye başladılar ve bu, moleküler ve fosil kanıtların eşleşmeye başladığı zamandır. LECA’nın ökaryotlardaki torunları, insanlar da dahil olmak üzere en modern ve karmaşık yaşam formları haline geldi. Yazarlar bu dönemi “karmaşık yaşamın evrimindeki en derin ekolojik geçişlerden biri” olarak tanımlıyor.