Hypotéza eocytů - Eocyte hypothesis
| Karyota | |
|---|---|
|
|
| Ignicoccus hospitalis (a jeho symbiont Nanoarchaeum equitans ) | |
| Vědecká klasifikace | |
| Doména: | |
| (nezařazeno): |
Karyota
Lake a kol. 1988
|
| Doména a regnum | |
|
|
| Synonyma | |
|
|
Eocyte hypotéza je biologická klasifikace , které označuje eukaryota objevily v prokaryotické Crenarchaeota (dříve známý jako eocytes), což je kmen v archaea . Tuto hypotézu původně navrhl James A. Lake a jeho kolegové v roce 1984 na základě objevu, že tvary ribozomů v Crenarchaeota a eukaryotech jsou si navzájem více podobné než buď s bakteriemi, nebo s druhým hlavním kmenem archea, Euryarchaeota .
Úvod
Hypotéza eocytů si po svém zavedení získala značnou pozornost kvůli zájmu o určení původu eukaryotické buňky. Tato hypotéza byla primárně v kontrastu se systémem tří domén, který zavedl Carl Woese v roce 1977. Další důkazy podporující hypotézu o eocytech byly publikovány v 80. letech 20. století, ale navzdory poměrně jednoznačným důkazům podpora ve prospěch systému tří domén ubývala.
Genomický pokrok
S pokrokem v genomice prošla hypotéza eocytů oživením, které začalo v polovině roku 2000. Jak bylo sekvenováno více archaeálních genomů, bylo v různých archaean phyla objeveno mnoho genů kódujících eukaryotické znaky, které zdánlivě podporují hypotézu o eocytech. Výzkum založený na proteomice také našel podpůrná data s použitím elongačního faktoru 1-α ( eEF-1 ), běžného domácího proteinu, ke srovnání strukturní homologie mezi eukaryotickými a archaeanskými liniemi. Kromě toho byly další proteiny sekvenovány prostřednictvím proteomiky s homologními strukturami v proteinech tepelného šoku nalezených v eukaryotech i archea. Struktura těchto proteinů tepelného šoku byla identifikována pomocí rentgenové krystalografie, aby se zjistila trojrozměrná struktura proteinů. Tyto proteiny však mají různé účely, protože eukaryotický protein tepelného šoku je součástí T-komplexu, zatímco archaealní protein tepelného šoku je molekulární chaperon. To vytváří problém se sekvenční homologií, která byla pozorována mezi proteiny tepelného šoku 70 kilodaltonů v eukaryotech a gramnegativních bakteriích.
Studie
Kromě Crenarchaeal původu eukaryot, některé studie naznačují, že eukaryoty mohou také pocházet z Thaumarchaeota .
Byl navržen superphylum - TACK -, který zahrnuje Thaumarchaeota , Crenarchaeota a další skupiny archea, takže tento superphylum může souviset s původem eukaryot. Je vidět, že eukaryoty sdílejí velký počet proteinů se členy superphylum TACK a že tyto složité archea mohly mít rudimentární schopnosti fagocytózy pohltit bakterie.
V důsledku metagenomické analýzy materiálu nalezeného poblíž hydrotermálních průduchů byl pojmenován další superphylum - Asgard - který byl navržen tak, aby byl v těsnější souvislosti s původním eukaryotem a sesterskou skupinou TACK v poslední době. Asgard se skládá z phyla Lokiarchaeota (nalezeno jako první), Heimdallarchaeota (možná související nejblíže eukaryotům) a dalších.
Kořen stromu eocytů
Kořen stromu eocytů může být umístěn ve světě RNA ; to znamená, že kořenovým organismem mohl být Ribocyt (aka Ribocell). Pro manipulaci s buněčnou DNA a DNA byl navržen scénář „out of virus“: tj. Uložení genetické informace do DNA mohlo být inovací, kterou provedly viry a později byly dvakrát předány Ribocytům, jednou je přeměněny na bakterie a jednou transformovány do archea.
Ačkoli archaeal viry nejsou tak studovány jako bakteriální fágy , má se za to, že dsDNA viry vedly k začlenění virového genomu do archealálních genomů. Transdukce genetického materiálu virovým vektorem vedla ke zvýšení složitosti preeukaryotických buněk. Všechna tato zjištění nemění strom eocytů, jak je zde v zásadě uveden, ale zkoumají jeho vyšší rozlišení.
Argumenty proti
Vzhledem k podobnostem nalezeným mezi eukaryoty a archeami a bakteriemi se má za to, že hlavním zdrojem genetické variace je horizontální přenos genů. Horizontální přenos genů vysvětluje, proč se archaeální sekvence nacházejí v bakteriích a bakteriální sekvence se nacházejí v archea. To by mohlo vysvětlit, proč jsou faktory prodloužení nalezené v archea a eukaryotech tak podobné, že data, která jsou v současné době k dispozici, jsou zakryta jako horizontální přenos genů, vertikální přenos genů nebo endosymbióza a mohou být za podobností genové sekvence. Hypotéza eocytů má také problémy kvůli endosymbiotické teorii , přičemž archea je schopna fagocytovat bakterie za vzniku organel vázaných na membránu. Předpokládá se, že tyto rodové prokaryoty začaly mít ektosymbiotické vztahy s jinými prokaryoty a postupně tyto symbioty pohltily výčnělky buněčné membrány.
Ačkoli novější data poskytují důkazy ve prospěch vztahu mezi eukaryoty a Crenarchaeota prostřednictvím analýzy faktorů prodloužení, dřívější experimenty s faktory prodloužení poskytly důkazy proti takovému vztahu. Hasegawa a kol. používá tyto faktory prodloužení, aby ukázal, že eukaryoty a archaebakterie jsou si více blízké než archabacteria a eubakterie, než je vysvětleno v tomto 2 stromovém systému.
Konkurenční hypotéza
Konkurenční hypotézou je, že prokaryoty se vyvíjely směrem k prospívání při vyšších teplotách, aby se vyhnuly virům prostřednictvím termoredukční hypotézy, což však neodpovídá vzniku eukaryot a bere v úvahu pouze prokaryotický původ. Nicméně snížení složitosti ze složitějšího původu je základem reduktivní evoluce, kde dochází ke komenzálnímu vztahu, zatímco toto snížení vysvětlené v hypotéze termoredukce využívá parazitický vztah s viry k vysvětlení pohybu komplexních preeukaryot do drsnějšího prostředí; to jsou hydrotermální průduchy na dně oceánu.