Virová eukaryogeneze - Viral eukaryogenesis

Virová eukaryogenesis je hypotéza , že buněčné jádro z eukaryotických formy života se vyvinul z velkého DNA viru ve formě endosymbiosis v methanogenních archaeon nebo bakterie . Virus se později vyvinul do eukaryotického jádra získáním genů z hostitelského genomu a nakonec uzurpováním jeho role. Hypotézu navrhl Philip Bell v roce 2001 a byla dále popularizována objevem velkých, komplexních DNA virů (jako je Mimivirus ), které jsou schopné proteinové biosyntézy . Nedávné podpůrné důkazy zahrnují objev, že po infekci bakteriální buňky sestaví obří bakteriofág 201Phi2-1 (rodu Phikzvirus ) strukturu podobnou jádru, která segreguje proteiny podle funkce. Tato struktura podobná jádru a její klíčové vlastnosti byly nalezeny konzervované v souvisejících fágech.

Hypotéza virové eukaryogeneze rozproudila dlouhodobou debatu o tom, zda jsou viry živé organismy . Mnoho biologů nepovažuje viry za živé, ale hypotéza předpokládá, že viry jsou původci genetického mechanismu DNA sdíleného všemi dnes žijícími eukaryoty (a možná i prokaryoty ).

Kritici teorie poukazují na to, že podobnosti mezi DNA viry a jádry lze brát jako důkaz buď virové eukaryogensis, nebo její opačné, jaderné viriogeneze: že složité eukaryotické viry DNA mohly pocházet z infekčních jader.

Hypotéza

Hypotéza virové eukaryogeneze předpokládá, že eukaryota jsou složena ze tří rodových prvků: virové složky, která se stala moderním jádrem; prokaryotická buňka (AN archaeon podle eocyte hypotézy ), který daroval cytoplazmatickou a buněčné membrány moderních buněk; a další prokaryotická buňka (zde bakterie ), která se endocytózou stala moderním mitochondrií nebo chloroplastem .

V roce 2006 vědci navrhli, že přechod z genomů RNA na DNA poprvé nastal ve virovém světě. Virus na bázi DNA mohl poskytnout úložiště starověkému hostiteli, který dříve používal RNA k ukládání své genetické informace (takový hostitel se nazývá ribocell nebo ribocyte). Viry původně mohly přijmout DNA jako způsob, jak odolat enzymům degradujícím RNA v hostitelských buňkách. Příspěvek takové nové složky tedy mohl být stejně významný jako příspěvek chloroplastů nebo mitochondrií . Po této hypotéze získali archaea, bakterie a eukaryoty každý svůj informační systém DNA z jiného viru. V původním článku to byla také buňka RNA na počátku eukaryot, ale nakonec byla složitější a měla zpracování RNA . I když je to v kontrastu k dnešní pravděpodobnější hypotéze eocytů, zdá se, že viry přispěly ke vzniku všech tří oblastí života („hypotéza mimo virus“). Bylo také navrženo, že telomeráza a telomery , klíčové aspekty replikace eukaryotických buněk , mají virový původ. Kromě toho se virový původ moderního eukaryotického jádra mohl spoléhat na mnohočetné infekce archaálních buněk nesoucích bakteriální mitochondriální prekurzory s lysogenními viry . Hypotéza virové eukaryogeneze zobrazuje model eukaryotické evoluce, ve kterém se virus, podobný modernímu viru neštovic , vyvinul do jádra získáním genu ze stávajících bakteriálních a archaálních druhů. Lysogenní virus se poté stal centrem pro ukládání informací pro buňku, zatímco buňka si zachovala své kapacity pro translaci genů a obecnou funkci navzdory vstupu virového genomu. Podobně si bakteriální druhy zapojené do této eukaryogeneze zachovaly svoji schopnost produkovat energii ve formě ATP a zároveň předávaly velkou část své genetické informace do této nové organely jádra viru . Předpokládá se, že moderní buněčný cyklus , kdy se mitóza , meióza a sex vyskytují u všech eukaryot, se vyvinul kvůli rovnováhám zasaženým viry, které se charakteristicky řídí vzorem kompromisu mezi nakažením co nejvíce hostitelů a zabitím jednotlivého hostitele prostřednictvím množení virů. Hypoteticky mohou virové replikační cykly zrcadlit cykly plazmidů a virových lyzogenů . Tato teorie je však kontroverzní a je nutné provést další experimenty zahrnující archaealní viry, protože jsou pravděpodobně nejvíce evolučně podobné moderním eukaryotickým jádrům.

Virová hypotéza eukaryogeneze ukazuje na důkaz buněčného cyklu eukaryot, zejména pohlaví a meiózy. Málo je známo o původu DNA nebo reprodukci v prokaryotických nebo eukaryotických buňkách. Je tedy možné, že se na vzniku prvních buněk Země podílely viry. Eukaryotické jádro obsahuje lineární DNA se specializovanými koncovými sekvencemi, jako jsou viry (a na rozdíl od bakteriálních genomů, které mají kruhovou topologii); používá omezení mRNA a odděluje transkripci od translace . Eukaryotická jádra jsou také schopná cytoplazmatické replikace. Některé velké viry mají vlastní DNA polymerázovou RNA polymerázu . Přenos „infekčních“ jader byl dokumentován u mnoha parazitických červených řas . Další důkazy je, že m7G krycí lišta zařízení (podílí na odpojení transkripce z překladu) je přítomen jak Eukarya a Mimiviridae ale ne v Lokiarchaeota , které jsou považovány za nejbližší archaeal příbuzné Eukarya podle Eocyte hypotézy (podporuje i fylogenetické analýzy z m7G uzavíracím dráhy).

Dopady

V teorii je možná řada pravidel. Například šroubovicový virus s bilipidovým obalem se výrazně podobá vysoce zjednodušenému buněčnému jádru (tj. DNA chromozomu zapouzdřenému v lipidové membráně). Teoreticky by velký DNA virus mohl převzít kontrolu nad bakteriální nebo archaealní buňkou. Místo replikace a ničení hostitelské buňky by zůstala uvnitř buňky, čímž by překonala dilema kompromisu, kterému obvykle čelí viry. S virem pod kontrolou molekulárního aparátu hostitelské buňky by se ve skutečnosti stal funkčním jádrem. Virus by díky procesům mitózy a cytokineze rekrutoval celou buňku jako symbiont - nový způsob přežití a množení.

Viz také

Reference

Další čtení