Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mitochondrie poskytují eukaryotické buňce kyslíkový metabolismus („dýchání“), takže je logické předpokládat, že právě v souvislosti s vzestupem koncentrace kyslíku eukaryotická buňka také vznikla. Nová studie toto převládající přesvědčení ale zpochybňuje.
Na výzkumu se podíleli především lidé z univerzit v Oxfordu a Exeteru. Uvádějí, že eukaryota podle nezávislých datování vznikla v bezkyslíkatém prostředí dávných oceánů. „Podle fosilních a biologických záznamů načasování eukaryogeneze nekoreluje se změnami koncentrací kyslíku v atmosféře (před 2,22 miliardami let) nebo v hlubokém oceánu (před 0,5 miliardou let). Eukaryota s mitochondriemi vznikla mezi těmito dvěma událostmi, kdy hluboký oceán byl bez kyslíku a koncentrace kyslíku v povrchové vodě kolísala.“
Dále platí, že vznik eukaryotické buňky se nejspíš odehrál v prostředí hlubokomořských kuřáků, jak o tom svědčí archea se skupiny Asgard. Tyto mikroorganismy byly objeveny v roce 2015 a geneticky jsou příbuznější eukaryotům než jiným archea. To znamená, že eukaryota vznikla z této nebo blízce příbuzné skupiny. Navíc i dnešní archea skupiny Agard mohou v žít v symbiotických vztazích s bakteriemi.
Nová studie podporuje vodíkovou hypotézu vzniku eukaryotické buňky, kterou poprvé předložili v roce 1998 Bill Martin a Miklos Müller. Mitochondriální aerobní dýchání se pak pravděpodobně objevilo později a rozšířilo se až během poslední miliardy let, když koncentrace kyslíku dále rostla.
Daniel B. Mills et al, Eukaryogenesis and oxygen in Earth history, Nature Ecology & Evolution (2022). DOI: 10.1038/s41559-022-01733-y
Zdroj: University of Exeter / Phys.org a další
Poznámky PH:
Nicméně vzniká samozřejmě otázka – proč nevidíme kolem sebe eukaryotické organismy, které by používaly mitochondrie i původním způsobem? Mohly prostě neobstát v konkurenci. (Ono ostatně ani nevíme jistě, zda nebyly nějaké eukaryotní organismy i před fúzí s budoucími mitochondriemi; současná eukaryota, i ta tak či onak „bez mitochondrií“, nejsou jejich potomky, ale to ještě neznamená plný důkaz.) Nebo jejich potomky mohou být organismy s hydrogenozomy.
V této souvislosti snad stojí za to představit celou vodíkovou hypotézu podrobněji. V češtině na toto téma viz Nick Lane: Síla, sexualita, sebevražda, Academia 2013. Hydrogenozomy jsou verzí mitochondrií, často ovšem už úplně bez genomu (proto byl také problém společný původ obou organel dokázat). Namísto využívání kyslíku hydrogenozomy „dýchají“ tak, že produkují vodík. Bakterie, která vstoupila do symbiózy s archea, tak podle vodíkové hypotézy nesloužila k detoxikaci kyslíku, ale archea (a pak první eukaryotní buňky) z ní spíše vysávala vodík. S pomocí vodíku archea fixují do vlastní organické hmoty oxid uhličitý, dále z reakce vodíku a oxidu uhličitého získávají energii a přitom produkují metan. Možná původní symbiotická bakterie byla i nějak univerzální, tj. mohla dýchat kyslík a v bezkyslíkatém prostředí produkovat vodík…
(Nicméně hydrogenozomy se dnes vyskytují u organismů, které se z hlediska metabolismu zdají být hodně odvozené, ale to už je zcela laický a subjektivní dodatek…)
Viz také: Hydrogenozom, mitochondrie a vodík
