Ana içeriğe atla

Sonunda atamız olabilecek mikroba bir göz attık.

Çok garip bir hücre yapısı karmaşık hücrelerin nasıl ortaya çıktığını gösterir.


Ökaryotik bir hücre, bakteri ve arkelerin eksikliği olan çok karmaşık bir yapıya sahiptir.


Tüm hayvanların, bitkilerin ve mantarların hücreleri etkileyici bir karmaşıklığa sahiptir ve enerji üretmek, proteinleri sindirmek veya DNA tutmak gibi çeşitli görevlerde uzmanlaşmış çeşitli bölmelere sahiptir. Eğer bakteri veya arke bakarsanız, ancak, iç aslında özelliksiz. Bu hücresel karmaşıklık nasıl ortaya çıktı?

Buradaki anlayışımızı kısıtlayan önemli bir şey de karmaşık hücrelerin atalarının neye benzediği hakkında hiçbir zaman bir fikir edinememiş olmamızdır. Son birkaç yılda, bu organizmaların modern soyundan gelenlerin varlığına dair giderek artan genetik kanıtlar bulduk, ama onları bir göz atmak için yetiştiremedik. Ancak Salı günü, bir rapor, kültürde hayatta kalmak için bunlardan birini elde etmek için on yıllık bir girişimin başarısını gösterir. Ve ortaya çıkan mikroplar çok garip ama karmaşık hücrelerin nasıl garip bir şekilde evrimleştiğini gösteriyor.

Asgard şehrine hoş geldiniz

Ökaryotlar adı verilen karmaşık hücreler, üç tip genin karışımını taşırlar. Bazıları mitokondri ve kloroplast olarak birleştirilmiş bakterilerden gelir. Diğerleri karmaşık hücrelerin kökeni sonra evrimleşmiş gibi görünüyor. Ve diğerleri bir zamanlar bakteri olarak sınıflandırılan basit, tek hücreli organizmaların farklı bir türü olan arkelerden türemiş gibi görünüyorlar. Bu, arkelerin bir şekilde bakterileri yuttuğunda ve enerji üretmek için kullanmaya başladıklarında karmaşık hücrelerin ortaya çıktığı fikrine önemli bir destek sağladı.
Ökaryotlarda bulunan genlerin bakterilerle dikkatli bir şekilde karşılaştırılması ve mitokondrinin metabolizmasının göz önünde bulundurulması, mitokondrinin atası olarak belirli bir bakteri türüne işaret etmiştir. Ancak arkesel gen katkısının benzer bir analizi o kadar kesin değildi. Ökaryotlara nispeten yakın olarak arkelerin bir çift şube tespit rağmen, maç özellikle iyi değildi.
Bu durum, büyük ölçekli DNA diziliminin ortaya çıkmasıyla değişti, bu da bizi karakterize etmek için yeterli miktarda yetiştirilemeyen organizmaların DNA'sına bakmaya başlamamızı sağladı. 2010 yılında, çevresel örneklerin dizilişi Asgard arkelerinin (Lokiarchaeota, Thorarchaeota, Odinarchaeota ve Heimdallarchaeota dahil) varlığını ortaya koymuştur. Genom rekonstrüksiyonlarına dayanarak, bu organizmaların sadece ökaryotlarda daha önce görülen ve hücrelerin içini organize etmek için kullanılan bazı genlerin akrabaları olduğu görülmektedir. DNA'ları üzerinde yapılan çeşitli çalışmalarda ökaryotlar en yakın yaşayan akrabaları olarak yerleştirilmiştir—aslında, tüm ökaryotlar Asgard arkelerinin tek bir dalı olarak kabul edilebilir.
Sadece bir sorun vardı: neye benzedikleri hakkında hiçbir fikrimiz yoktu. Bu da demek oluyor ki bu genlerin hücrelerinde ne yaptıklarını belirleyemedik. Asgard arkeleri bakteri yutmadan önce bir dereceye kadar karmaşıkbir şekilde evrimleşmiş olabilir. Aynı zamanda, bu genlerin arkesel bir hücreden geldiğini kesin olarak gösteremediğimiz için Asgard arkelerinin gerçekten var olup olmadığı ve sahip olduklarını düşündüğümüz genlerin olup olmadığı hakkında sorular ortaya atıldı.

Sabır bir erdemdi.

Akran incelemesine kadar dayanacak varsayarsak, Salı günü bioRxiv'de yayınlanan bir makale tartışmayı sona erdirecek. Japonya'da bir grup nihayet Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum suşu MK-D1 (biz sadece bu konuda rahat olacak ve MK-D1 ile gitmek) çağırıyor Lokiarchaeota bir suşu ekili vardır. Hikayenin bir parçası bu karmaşık hücrelerin kökeni hakkında bize ne söyler. Ama başka bir parçası araştırmacılar bu işi halletmek gösterdi olağanüstü sabır.
Her şey, Asgard arkelerinin daha önce bulunduğu tortuların bir örneğiyle başladı. Araştırmacılar ondan numune almaya ve bireysel mikrobiyal suşları büyümeye başlamadan önce bu beş yıl boyunca çalışmasına izin verildi. Bunu, biyoreaktörden alınan küçük örnekleri cam tüplere, çok az besin maddesi ile mühürleyerek ve oda sıcaklığında oturmalarına izin vererek yaptılar. Şaşırtıcı, onlar ay tarafından yuvarlandı ve hiçbir şey büyüdü gibi vazgeçmedi. Tüplerden birinin mikrobiyal büyümenin neden olduğu zayıf bulanıklıkları göstermesi tam bir yıl sürdü.
Birkaç tur yeniden büyüme ve arınma, her biri büyüme (takım mikroplar ın tek bir hücre bölünmesi yapmak için iki ila üç hafta gerektiğini tahmin ediyor) gitmek için yaklaşık üç ay sürdü izledi. Sonunda, araştırmacılar sadece tek bir bakteri türü ve MK-D1 büyüyen bir kültür ile kaldı, ama süreç bir düzine yıl sürdü-biz Asgard arkea var olduğunu bildiğimizden daha uzun sürdü.
Bakteri ve MK-D1 birlikte büyüdüler çünkü görünüşe göre simbiyotik bir ilişkileri vardı. MK-D1 enerji elde etmek için farklı amino asitlerbir dizi yıkmak başardı, ve bir yan ürün olarak hidrojen üretti. Ama hidrojenin birikmesine izin vermek bu metabolizmanın önemli ölçüde yavaşlamasına neden oldu, böylece arkehücreleri hidrojeni bakterilere teslim edecekti, bu da yakıt olarak tüketti.

Bina karmaşıklığı

Bu sıkı ilişki bakterileri içselleştirmek ve mitokondri üreten için bariz bir yol sağlar. Fikir ile sadece küçük bir sorun vardı: MK-D1 hücreleri gerçekten küçüktü; bakteri yutma kebilecek bir şey yapamazlardı. Aslında, hücrelerin tespit edilebilir bir iç yapısı yoktu, bu da Asgard arkelerinin ökaryot oluşturmadan önce karmaşık olduğu fikrini oluşturuyorlardı.
Ancak sahip oldukları şey dış karmaşıklıktı. Bazı durumlarda, hücreler yüzeylerinden çıkan çok sayıda membran çıkıntısı oluştururlar. Diğerleri altında, karmaşık dallanma desenleri oluşturan uzun iplikleri genişletiyorlardı. Bu nedenle, hücrelerin içinde yapılar inşa etmek yerine, bizim ve MK-D1 tarafından paylaşılan genlerin çoğu dış yapılar oluşturmak için kendi membranları düzenlemek için kullanılan gibi görünüyor.
Bu hücrelerin oluşturduğu garip membran yapılarının bazı görüntüleri.

Araştırma ekibi, bu çıkıntıların normalde simbiyotik bakterilerle etkileşime girdiğini, hücrelerden hidrojeni çıkarma ve metabolize ettirme yeteneğini artırdığını ileri sürüyor. Ve araştırmacılar, bu karmaşık hücrelerin nasıl ortaya çıktığına dair açık bir model sağladığını savunuyorlar. Bu temasları detaylandırmaya devam ederek, MK-D1 gibi bir hücre sonunda bakteri partnerini yutabilir. Ve eğer süreç kontrolsüz bir şekilde devam ederse, arke hücrenin kendisini yutabilir, bu da hücrelerin genetik materyalinin nasıl ayrı bir membran bölmesine kaplanmış olduğunu açıklar.
Bu modelin bazı varsayımları hala olsa da, ökaryotik hücrelerin en önemli özelliklerinden ikisini açıklar. Ve modelin gözden geçirilmesi gerekse bile, Asgard arkelerini yetiştirme yeteneği onlar hakkındaki en kritik iki soruyu cevapladı: bunlar gerçek ve herhangi bir iç karmaşıklığa sahip görünmüyorlar. Bir sonraki önemli adım, MK-D1'in garip özelliklerinin sadece kültür koşullarına bir tepki değil, normal durumu olduğundan emin olmak için bu hücreleri kendi yerel ortamlarının steril bir versiyonu gibi bir şeye geri kaydırmaya çalışmak olacaktır.
bioRxiv. Özet numarası: 10.1101/726976v1 

Bu blogdaki popüler yayınlar

Bitcoin kısa bir tarihçe ve dolandırıcılıklar

Bitcoin, 2011'den beri bilgisayar korsanları için sulu bir hedef olmuştur. Şu anda Bitcoin hakkında çok fazla heyecan var, kripto para biriminin değeri son zamanlarda 11.000 doların üstüne çıktı; yılın başında değerinin 10 katından fazla.  Bu, birçok insanın Bitcoin çılgınlığına katılmaları gerekip gerekmediğini merak etmelerine neden oldu. Ancak, Bitcoin ekonomisine katılmanın büyük risklerle birlikte geldiğini unutmayın.  Yıllar geçtikçe, Bitcoin dünyası kesmek, dolandırıcılık ve kötü niyetli uygulamalardan etkilendi.  Uygun önlemleri almayan kullanıcılar her şeyi kaybedebilir. Burada Bitcoin dünyasının en önemli dolandırıcılık ve saldırılarının kısa bir tarihçesini sunuyoruz.  Bu saldırıların hepsinin, çekirdek Bitcoin yazılımı yerine Bitcoin ile ilgili hizmetlere karşı yapıldığı dikkat çekiyor.  Bildiğimiz kadarıyla, Bitcoin ağının kendisi son derece güvenli, tabii ki bitcoin'lerinizi saldırıya uğrayan üçüncü bir tarafa emanet etmeniz çok az rahat. Ayrıca,

Yüksek hızlı elektronlarla yüzeyi pürüzlendirerek oluşturulan silikon LED

Serbest uçan elektronlar silikonda ışık üretir Optik sistemlerinin gerçekten yararlı olması için, elektronik entegre devreler ile aynı teknolojiye dayalı olması gerekir. CMOS uyumlu hiçbir ışık kaynağı yok. Elektronlar içeren yeni araştırma, silikon ışık kaynakları için bir gelecek yaratabilir, ancak bazı oldukça temel sorunlar çözülmeli. Silikonun karanlık sırrı Işık yayan diyotlar cips kadar ucuzdur, ancak silikondan yapılmamıştır. Çünkü silikon ışık yaymayı sevmez. Genel düzeyde yarı iletkenler aynıdır.  Elektronlar, yerel bir atoma bağlı sıkışmış oldukları değerlik bandında bulunabilirler veya dolaşımda serbest oldukları iletkenlik bandında olabilirler. Bir elektronun değerlikten iletim bandına geçmesi için değerlik ve iletim bantları arasındaki enerji farkından daha büyük bir enerji kazanması gerekir.  Bir elektron, iletim bandından değer bandına düştüğünde, bu enerjiyi kaybetmesi gerekir.  Işık yayan bir diyotta elektronlar, ışık şeklinde enerji kaybederek ileti