Kap 5 i Den Vitala Frågan: Varför är bakterier relativt enkla, medan eukaryoter gav upphov till all den underbara komplexitet vi ser omkring oss? Eukaryoter är vanligtvis 1000 gånger större i volym och genomstorlek. Och gav naturligtvis upphov till inre uppdelning, flercellighet, sex och mycket annat Här är en subtilt felaktig teori: det handlar om förhållandet mellan yta och volym. Eukaryoter genererar energi i mitokondrier (vars kvantitet skalas med cellvolymen). Prokaryoter genererar energi längs cellmembranets yta (eftersom de inte har en inre organell som mitokondrierna för att generera och lagra de protongradienter som driver livet). Ytan (aka bakteriernas energiproduktion) skalar kvadratiskt med radie, medan volymen (aka energiförbrukning) skalar kubiskt. Bakterier kan alltså inte bli lika stora och kan därför inte skapa mycket komplexitet. Men vi vet att det är fullt möjligt för membran att vikas upp på alla möjliga konstiga sätt för att öka förhållandet mellan yta och volym. Och vi vet att bakterier kan skapa vakuoler inuti (där de förmodligen skulle kunna lagra en protongradient). Varför använde inte bakterierna dessa knep för att klättra uppför komplexitetsstegen? Nick Lane förklarar att den viktigaste fördelen som eukaryoter har är att det mitokondriella genomet skiljer sig från det bakteriella genomet (naturligtvis på grund av den endosymbiotiska händelsen som uppslukade den bakteriella förfadern till mitokondrierna). Av någon anledning som jag inte riktigt förstår så behövs det en superlokal kontroll av redoxreaktionerna i elektrontransportkedjan som driver andningen. Du behöver de relevanta generna på plats. Mitokondrier har redan sina egna inre genom och ribosomer för att reglera sitt arbete. Om en bakteriecell skulle bli mycket större skulle den behöva lagra kopior av de relevanta generna nära membranet. Men bakterier har inget sätt att göra specifika styckvisa snitt i genomet. Så de skulle behöva kopiera hela sin arvsmassa över hela membranet många, många gånger om. Och även lagra många kopior av ribosomer och annan infrastruktur. Detta är helt enkelt opraktiskt. Nick förklarar också att med tiden drev de flesta av de ursprungliga mitokondriella generna till kärnan eftersom det är mer effektivt att behålla en enda kopia där. Och bara de som var absolut nödvändiga lokalt hålls kvar i mitokondrierna. Den exakta mekanismen för denna drift, och hur den ledde till utvecklingen av kärnmembranet och enskilda linjära kromosomer, lämnas bäst till boken. Frågor till Nick Lane: - Varför är mitokondrier den enda organellen som behöver ha sin egen arvsmassa på plats? Är det så att andra organeller också skulle dra nytta av lokal kontroll men inte har denna unika endosymbiotiska historia som rimligen skulle ha lett till deras egna genom? Eller är det bara så att Krebs-cykeln är så komplex och bräcklig att du måste reagera på störningar direkt på plats? - Varför har det inte varit fler endosymbiotiska händelser?