Elintärkeän kysymyksen luku 5: Miksi bakteerit ovat suhteellisen yksinkertaisia, kun taas eukaryootit synnyttivät kaiken sen ihmeellisen monimutkaisuuden, jota näemme ympärillämme? Eukaryootit ovat tyypillisesti 1000 kertaa suurempia tilavuudeltaan ja genomin kooltaan. Ja tietysti aiheutti sisäistä lokerointia, monisoluisuutta, seksiä ja paljon muuta Tässä on hienovaraisesti väärä teoria: kyse on pinta-alan ja tilavuuden suhteesta. Eukaryootit tuottavat energiaa mitokondrioissa (joiden määrä skaalautuu solutilavuuden mukaan). Prokaryootit tuottavat energiaa solukalvon pintaa pitkin (koska niillä ei ole sisäistä organellia, kuten mitokondriot, jotka tuottavat ja varastoivat protonigradientteja, jotka tuottavat elämää). Pinta-ala (eli bakteerien energiantuotanto) skaalautuu kvadraattisesti säteen mukaan, kun taas tilavuus (eli energiankulutus) skaalautuu kuutiomaisesti. Bakteerit eivät siis voi kasvaa yhtä suuriksi, eivätkä siksi voi synnyttää paljon monimutkaisuutta. Mutta tiedämme, että on täysin mahdollista, että kalvot taittuvat kaikenlaisilla oudoilla tavoilla pinta-alan ja tilavuuden suhteen lisäämiseksi. Ja tiedämme, että bakteerit voivat luoda tyhjiöitä sisälle (jossa ne voisivat oletettavasti varastoida protonigradientin). Miksi bakteerit eivät käyttäneet näitä temppuja skaalatakseen monimutkaisuuden tikkaita? Nick Lane selittää, että eukaryoottien tärkein etu on se, että mitokondrioiden genomi eroaa bakteerigenomista (johtuen tietysti endosymbioottisesta tapahtumasta, joka nielaisi mitokondrioiden bakteerien esi-isän). Jostain syystä, jota en täysin ymmärrä, elektronien kuljetusketjun redox-reaktioita, jotka ohjaavat hengitystä, on oltava superpaikallista ohjausta. Tarvitset asiaankuuluvat geenit paikan päällä. Mitokondrioilla on jo omat sisäiset genominsa ja ribosominsa säätelemään niiden työtä. Jos bakteerisolu kasvaisi paljon suuremmaksi, sen olisi varastoitava kopioita asiaankuuluvista geeneistä lähelle kalvoa. Mutta bakteereilla ei ole tapaa tehdä tiettyjä palasiaisia leikkauksia genomiin. Joten heidän täytyisi kopioida koko genominsa koko kalvon yli moninkertaisesti, monta kertaa. Ja myös tallentaa monia kopioita ribosomeista ja muusta infrastruktuurista. Tämä on yksinkertaisesti epäkäytännöllistä. Nick selittää myös, että ajan myötä suurin osa alkuperäisistä mitokondriogeeneistä ajautui ytimeen, koska on tehokkaampaa säilyttää yksi kopio siellä. Ja mitokondrioissa säilytetään vain niitä, jotka olivat ehdottoman välttämättömiä paikallisesti. Tämän ajautumisen tarkka mekanismi ja se, miten se johti ydinkalvon ja yksittäisten lineaaristen kromosomien evoluutioon, on parasta jättää kirjaan. Kysymyksiä Nick Lanelle: - Miksi mitokondriot ovat ainoa organelli, jolla on oltava oma genomi paikan päällä? Onko niin, että muutkin organellit hyötyisivät paikallisesta valvonnasta, mutta niillä ei ole tätä ainutlaatuista endosymbioottista historiaa, joka olisi uskottavasti johtanut niiden omiin genomeihin? Vai onko kyse vain siitä, että Krebsin sykli on niin monimutkainen ja hauras, että häiriöihin on reagoitava paikan päällä? - Miksi endosymbioottisia tapahtumia ei ole ollut enemmän?