Rozdział 5 książki "Witalne pytanie": Dlaczego bakterie są stosunkowo proste, podczas gdy eukarionty dały początek całej wspaniałej złożoności, którą widzimy wokół nas? Eukarionty są zazwyczaj 1000 razy większe pod względem objętości i rozmiaru genomu. Oczywiście dały początek wewnętrznej kompartmentalizacji, wielokomórkowości, płci i wielu innym zjawiskom. Oto subtelnie błędna teoria: chodzi o stosunek powierzchni do objętości. Eukarionty generują energię w mitochondriach (których ilość rośnie wraz z objętością komórki). Prokaryoty generują energię wzdłuż powierzchni błony komórkowej (ponieważ nie mają wewnętrznego organellum, jak mitochondria, do generowania i przechowywania gradientów protonowych, które napędzają życie). Powierzchnia (czyli produkcja energii przez bakterie) rośnie kwadratowo w zależności od promienia, podczas gdy objętość (czyli zużycie energii) rośnie sześciennie. Ergo, bakterie nie mogą stać się tak duże, a zatem nie mogą generować dużej złożoności. Ale wiemy, że całkowicie możliwe jest, aby błony były złożone w różne dziwne sposoby, aby zwiększyć stosunek powierzchni do objętości. I wiemy, że bakterie mogą tworzyć wakuole wewnątrz (gdzie mogłyby przypuszczalnie przechowywać gradient protonowy). Dlaczego bakterie nie wykorzystały tych sztuczek, aby wspiąć się po drabinie złożoności? Nick Lane wyjaśnia, że kluczową przewagą eukariontów jest to, że genom mitochondrialny jest odrębny od genomu bakteryjnego (z powodu oczywiście zdarzenia endosymbiotycznego, które wchłonęło bakteryjnego przodka mitochondriów). Z jakiegoś powodu, którego nie do końca rozumiem, potrzebna jest superlokalna kontrola reakcji redoks w łańcuchu transportu elektronów, które napędzają oddychanie. Potrzebujesz odpowiednich genów na miejscu. Mitochondria już mają swoje własne wewnętrzne genomy i rybosomy do regulacji swojej pracy. Jeśli komórka bakteryjna miałaby stać się znacznie większa, musiałaby przechowywać kopie odpowiednich genów blisko błony. Ale bakterie nie mają sposobu na dokonanie specyficznych, fragmentarycznych cięć w genomie. Musiałyby więc skopiować cały swój genom wzdłuż całej błony wiele, wiele razy. A także przechować wiele kopii rybosomów i innej infrastruktury. To po prostu niepraktyczne. Nick wyjaśnia również, że z biegiem czasu większość oryginalnych genów mitochondrialnych przeszła do jądra, ponieważ bardziej efektywne jest trzymanie jednej kopii tam. A tylko te, które były absolutnie konieczne lokalnie, są przechowywane w mitochondriach. Dokładny mechanizm tego dryfu oraz to, jak doprowadził do ewolucji błony jądrowej i indywidualnych liniowych chromosomów, najlepiej pozostawić książce. Pytania do Nicka Lane'a: - Dlaczego mitochondria są jedynym organellum, które musi mieć swój własny genom na miejscu? Czy inne organella również skorzystałyby na lokalnej kontroli, ale nie mają tej unikalnej historii endosymbiotycznej, która mogłaby doprowadzić do ich własnych genomów? A może po prostu cykl Krebsa jest tak złożony i delikatny, że musisz reagować na zakłócenia na miejscu? - Dlaczego nie było więcej zdarzeń endosymbiotycznych?