CH 5 de A Questão Vital: Por que as bactérias são relativamente simples, enquanto os eucariotos deram origem a toda a maravilhosa complexidade que vemos ao nosso redor? Os eucariotos são tipicamente 1000 vezes maiores em volume e tamanho do genoma. E, claro, deu origem à compartimentalização interna, multicelularidade, sexo e muito mais Aqui está uma teoria sutilmente errada: é tudo uma questão de área de superfície para proporções de volume. Os eucariotos geram energia nas mitocôndrias (cuja quantidade aumenta com o volume celular). Os procariontes geram energia ao longo da superfície da membrana celular (uma vez que não possuem uma organela interna como as mitocôndrias para gerar e armazenar os gradientes de prótons que alimentam a vida). A área de superfície (também conhecida como produção de energia das bactérias) é dimensionada quadraticamente com o raio, enquanto o volume (também conhecido como consumo de energia) é dimensionado cúbico. Portanto, as bactérias não podem se tornar tão grandes e, portanto, não podem gerar muita complexidade. Mas sabemos que é totalmente possível que as membranas sejam dobradas de todas as maneiras estranhas para aumentar a relação área de superfície / volume. E sabemos que as bactérias podem criar vacúolos no interior (onde presumivelmente poderiam armazenar um gradiente de prótons). Por que as bactérias não fizeram uso desses truques para escalar a escada da complexidade? Nick Lane explica que a principal vantagem que os eucariotos têm é que o genoma mitocondrial é distinto do genoma bacteriano (devido, é claro, ao evento endossimbiótico que engolfou o ancestral bacteriano das mitocôndrias). Por alguma razão que não entendo completamente, é necessário haver um controle superlocal das reações redox na cadeia de transporte de elétrons que impulsionam a respiração. Você precisa dos genes relevantes no local. As mitocôndrias já têm seus próprios genomas internos e ribossomos para regular seu trabalho. Se uma célula bacteriana se tornasse muito maior, ela precisaria armazenar cópias dos genes relevantes perto da membrana. Mas as bactérias não têm uma maneira de fazer cortes específicos no genoma. Portanto, eles precisariam copiar todo o genoma em toda a membrana muitas e muitas vezes. E também armazene muitas cópias de ribossomos e outras infraestruturas. Isso é simplesmente impraticável. Nick também explica que, com o tempo, a maioria dos genes mitocondriais originais foi transferida para o núcleo porque é mais eficiente manter uma única cópia lá. E apenas os que eram absolutamente necessários localmente são mantidos nas mitocôndrias. O mecanismo exato dessa deriva, e como isso levou à evolução da membrana nuclear e dos cromossomos lineares individuais, é melhor deixar para o livro. Perguntas para Nick Lane: - Por que as mitocôndrias são a única organela que precisa ter seu próprio genoma no local? É o caso de que outras organelas também se beneficiariam do controle local, mas não têm essa história endossimbiótica única que plausivelmente teria levado a seus próprios genomas? Ou será que o ciclo de Krebs é tão complexo e frágil que você precisa responder a perturbações no local? - Por que não houve mais eventos endossimbióticos?