CH 5 i Det vitale spørsmålet: Hvorfor er bakterier relativt enkle, mens eukaryoter ga opphav til all den fantastiske kompleksiteten vi ser rundt oss? Eukaryoter er vanligvis 1000 ganger større i volum og genomstørrelse. Og ga selvfølgelig opphav til intern oppdeling, flercellet, sex og mye annet Her er en subtilt feil teori: det handler om forhold mellom overflateareal og volum. Eukaryoter genererer energi i mitokondrier (hvis mengde skaleres med cellevolum). Prokaryoter genererer energi langs cellemembranoverflaten (siden de ikke har en indre organell som mitokondriene for å generere og lagre protongradientene som driver livet). Overflateareal (aka bakteriers energiproduksjon) skaleres kvadratisk med radius, mens volum (aka energiforbruk) skaleres kubisk. Ergo kan ikke bakterier bli så store, og kan derfor ikke skape mye kompleksitet. Men vi vet at det er fullt mulig for membraner å brettes opp på alle slags rare måter for å øke forholdet mellom overflate og volum. Og vi vet at bakterier kan lage vakuoler inni (hvor de antagelig kan lagre en protongradient). Hvorfor brukte ikke bakterier disse triksene for å skalere opp kompleksitetsstigen? Nick Lane forklarer at den viktigste fordelen eukaryoter har er at mitokondriegenomet er forskjellig fra bakteriegenomet (selvfølgelig på grunn av den endosymbiotiske hendelsen som oppslukte den bakterielle stamfaren til mitokondriene). Av en eller annen grunn som jeg ikke helt forstår, må det være superlokal kontroll av redoksreaksjonene i elektrontransportkjeden som driver respirasjonen. Du trenger de relevante genene på stedet. Mitokondrier har allerede sine egne indre genomer og ribosomer for å regulere arbeidet sitt. Hvis en bakteriecelle skulle bli mye større, må den lagre kopier av de aktuelle genene nær membranen. Men bakterier har ikke en måte å lage spesifikke stykkevise kutt i genomet. Så de ville trenge å kopiere hele genomet over hele membranen mange, mange ganger. Og lagre også mange kopier av ribosomer og annen infrastruktur. Dette er rett og slett upraktisk. Nick forklarer også at over tid drev de fleste av de originale mitokondrielle genene til kjernen fordi det er mer effektivt å beholde en enkelt kopi der. Og bare de som var absolutt nødvendige lokalt holdes i mitokondriene. Den nøyaktige mekanismen for denne driften, og hvordan den førte til utviklingen av kjernemembranen og individuelle lineære kromosomer, overlates best til boken. Spørsmål til Nick Lane: - Hvorfor er mitokondrier den eneste organellen som trenger å ha sitt eget genom rett på stedet? Er det slik at andre organeller også ville ha nytte av lokal kontroll, men ikke har denne unike endosymbiotiske historien som sannsynligvis ville ha ført til deres egne genomer? Eller er det bare det at Krebs-syklusen er så kompleks og skjør at du må reagere på forstyrrelser rett på stedet? - Hvorfor har det ikke vært flere endosymbiotiske hendelser?