KAP 5 Životně důležité otázky: Proč jsou bakterie relativně jednoduché, zatímco eukaryota dala vzniknout vší té úžasné složitosti, kterou vidíme kolem sebe? Eukaryota jsou obvykle 1000x větší co do objemu a velikosti genomu. A samozřejmě dal vzniknout vnitřnímu kompartmentalizování, mnohobuněčnosti, pohlaví a mnoha dalším věcem Zde je mírně špatná teorie: vše je o poměru plochy povrchu k objemu. Eukaryota generují energii v mitochondriích (jejichž množství se mění s objemem buněk). Prokaryota generují energii podél povrchu buněčné membrány (protože nemají vnitřní organelu jako mitochondrie, která by generovala a ukládala protonové gradienty, které pohánějí život). Plocha povrchu (neboli produkce energie bakterií) se mění kvadraticky s poloměrem, zatímco objem (neboli spotřeba energie) se mění krychlově. Ergo, bakterie se nemohou stát tak velkými, a proto nemohou plodit spoustu složitosti. Ale víme, že je zcela možné, aby byly membrány složeny všemi možnými podivnými způsoby, aby se zvětšil poměr plochy a objemu. A víme, že bakterie mohou uvnitř vytvářet vakuoly (kde by pravděpodobně mohly ukládat protonový gradient). Proč bakterie nepoužily tyto triky k tomu, aby se vyšplhaly na žebříčku složitosti? Nick Lane vysvětluje, že klíčovou výhodou eukaryot je, že mitochondriální genom je odlišný od bakteriálního genomu (samozřejmě kvůli endosymbiotické události, která pohltila bakteriálního předka mitochondrií). Z nějakého důvodu, kterému úplně nerozumím, musí existovat super-lokální řízení redoxních reakcí v elektronovém transportním řetězci, které řídí dýchání. Potřebujete příslušné geny na místě. Mitochondrie již mají své vlastní vnitřní genomy a ribozomy, které regulují jejich práci. Pokud by se bakteriální buňka měla stát mnohem větší, musela by ukládat kopie příslušných genů v blízkosti membrány. Bakterie však nemají způsob, jak provést konkrétní postupné řezy v genomu. Takže by museli zkopírovat celý svůj genom přes celou membránu mnohokrát, mnohokrát. A také ukládat mnoho kopií ribozomů a další infrastruktury. To je prostě nepraktické. Nick také vysvětluje, že v průběhu času se většina původních mitochondriálních genů přesunula do jádra, protože je efektivnější ponechat tam jedinou kopii. A v mitochondriích jsou uchovávány pouze ty, které byly lokálně naprosto nezbytné. Přesný mechanismus tohoto posunu a to, jak vedl k evoluci jaderné membrány a jednotlivých lineárních chromozomů, je nejlepší nechat na knihu. Otázky pro Nicka Lanea: - Proč jsou mitochondrie jedinou organelou, která musí mít svůj vlastní genom přímo na místě? Je to tak, že jiné organely by také těžily z lokální kontroly, ale neměly tuto jedinečnou endosymbiotickou historii, která by pravděpodobně vedla k jejich vlastním genomům? Nebo je to jen tím, že Krebsův cyklus je tak složitý a křehký, že musíte reagovat na perturbace přímo na místě? - Proč nedošlo k více endosymbiotickým událostem?