バイタル・クエスチョンの第5章: なぜバクテリアは比較的単純であるのに対し、真核生物は私たちの周りで見られるすべての素晴らしい複雑さを引き起こしたのでしょうか? 真核生物は通常、体積とゲノムサイズが1000倍大きいです。そしてもちろん、内部の区画化、多細胞性、性別、その他多くのものを引き起こしました ここに微妙に間違った理論があります:それはすべて表面積と体積の比率に関するものです。真核生物はミトコンドリアでエネルギーを生成します(その量は細胞の体積に比例します)。原核生物は細胞膜表面に沿ってエネルギーを生成します(生命に動力を与えるプロトン勾配を生成および保存するためのミトコンドリアのような内部細胞小器官がないため)。表面積(別名バクテリアのエネルギー生産)は半径に対して2次的にスケーリングしますが、体積(別名エネルギー消費)は3次にスケーリングします。したがって、バクテリアはそれほど大きくならないため、多くの複雑さを生み出すことはできません。 しかし、表面積と体積の比率を増やすために、あらゆる種類の奇妙な方法で膜を折りたたむことは十分に可能であることはわかっています。そして、細菌が内部に液胞を作り出すことができることもわかっています(おそらくプロトン勾配を蓄えることができる場所)。なぜバクテリアはこれらのトリックを利用して複雑さのはしごをスケールアップしなかったのでしょうか? ニック・レーンは、真核生物が持つ重要な利点は、ミトコンドリアゲノムが細菌ゲノムとは異なることだと説明しています(もちろん、ミトコンドリアの細菌の祖先を飲み込んだ内部共生イベントによるものです)。 私が完全には理解していない何らかの理由で、呼吸を促進する電子伝達系の酸化還元反応を超局所的に制御する必要があります。現場で関連する遺伝子が必要です。ミトコンドリアは、その働きを調節するためにすでに独自の内部ゲノムとリボソームを持っています。 細菌細胞がはるかに大きくなると、関連する遺伝子のコピーを膜の近くに保存する必要があります。しかし、細菌にはゲノムに特定の断片的な切断を行う方法がありません。したがって、彼らはゲノム全体を膜全体に何度もコピーする必要があります。また、リボソームやその他のインフラストラクチャのコピーを多数保存します。これは単に現実的ではありません。 ニックはまた、時間が経つにつれて、元のミトコンドリア遺伝子のほとんどが核に漂流したのは、そこに単一のコピーを保持する方が効率的であるためであると説明しています。そして、局所的に絶対に必要なものだけがミトコンドリアに保管されます。このドリフトの正確なメカニズムと、それが核膜と個々の線状染色体の進化にどのようにつながったかは、本に任せるのが最善です。 ニック・レーンへの質問: - なぜミトコンドリアは、その場に独自のゲノムを持つ必要がある唯一の細胞小器官なのですか?他の細胞小器官も局所制御の恩恵を受けるでしょうが、独自のゲノムにもっともらしいこの独特の内部共生の歴史を持っていないということでしょうか?それとも、クレブスサイクルが非常に複雑で壊れやすいため、その場で摂動に対応する必要があるのでしょうか? - なぜ内部共生イベントが増えていないのですか?