ГЛК 5 життєво важливого питання: Чому бактерії відносно прості, тоді як еукаріоти породили всю дивовижну складність, яку ми бачимо навколо себе? Еукаріоти зазвичай у 1000 разів більші за об'ємом і розміром геному. І звичайно ж породило внутрішню компартменталізацію, багатоклітинність, стать і багато іншого Ось тонко неправильна теорія: вся справа у співвідношенні площі поверхні до об'єму. Еукаріоти виробляють енергію в мітохондріях (кількість яких масштабується разом з об'ємом клітини). Прокаріоти виробляють енергію вздовж поверхні клітинної мембрани (оскільки вони не мають внутрішньої органели, як мітохондрії, для генерації та зберігання протонних градієнтів, які живлять життя). Площа поверхні (також відома як виробництво енергії бактеріями) масштабується квадратично з радіусом, тоді як об'єм (він же споживання енергії) масштабується кубічно. Таким чином, бактерії не можуть стати такими великими, а отже, не можуть породжувати багато складностей. Але ми знаємо, що цілком можливо, що мембрани згортаються всілякими дивними способами, щоб збільшити співвідношення площі поверхні та об'єму. І ми знаємо, що бактерії можуть створювати вакуолі всередині (де вони, імовірно, могли зберігати протонний градієнт). Чому бактерії не скористалися цими хитрощами, щоб піднятися по сходах складності? Нік Лейн пояснює, що ключова перевага еукаріотів полягає в тому, що геном мітохондрій відрізняється від бактеріального геному (звичайно, через ендосимбіотичну подію, яка охопила бактеріального предка мітохондрій). З якоїсь причини, яку я не до кінця розумію, потрібне суперлокальне управління окислювально-відновними реакціями в електронно-транспортному ланцюзі, які керують диханням. Вам потрібні відповідні гени на місці. Мітохондрії вже мають власні внутрішні геноми та рибосоми для регулювання їхньої роботи. Якщо бактеріальна клітина стане набагато більшою, їй потрібно буде зберігати копії відповідних генів близько до мембрани. Але у бактерій немає способу робити специфічні поштучні розрізи в геномі. Таким чином, їм потрібно буде копіювати весь свій геном через всю мембрану багато, багато разів. А також зберігати безліч копій рибосом та іншої інфраструктури. Це просто недоцільно. Нік також пояснює, що з часом більшість оригінальних мітохондріальних генів дрейфують до ядра, тому що там ефективніше зберігати одну копію. І тільки ті, які були абсолютно необхідні локально, зберігаються в мітохондріях. Точний механізм цього дрейфу, а також те, як він призвів до еволюції ядерної мембрани та окремих лінійних хромосом, краще залишити книзі. Питання до Ніка Лейна: - Чому мітохондрії є єдиною органелою, яка повинна мати власний геном прямо на місці? Чи буває так, що інші органели також виграли б від місцевого контролю, але не мають цієї унікальної ендосимбіотичної історії, яка, ймовірно, призвела б до створення їхніх власних геномів? Або просто цикл Кребса настільки складний і крихкий, що реагувати на пертурбації потрібно прямо на місці? - Чому не відбулося більше ендосимбіотичних подій?