Érdekes elmélet az élővilág fejlődéséről
Újabban az élővilágot sejttani alapon két csoportra osztják: az elkülönült sejtmaggal rendelkező eukariótákra és a sejtmag anyagát csak szétszórt, diffúz formában tartalmazó prokariótákra. Az eukarióták közé a növény- ésállatvilág legnagyobb részét, a prokarióták közé a szaprofita baktériumokat és a kékmoszatokat sorolják.
M. Margulies érdekes elméletet dolgozott ki, amely szerint a törzsfejlődés folyamán az eukarióták azáltal jöttek volna létre, hogy belső együttélésbe (endoszimbiózisba) kerültek az ősi prokariótákkal. Ez az együttélés az idők során állandósult és a prokarióták az eukarióták alkotórészeivé, sejtszervecskéivé váltak.
Az elmélet szerint tehát a mai eukarióták egyes sejtszervecskéi a fejlődés kezdetén szabadon élő, baktérium-, illetőleg kékmoszat-szerű prokarióták voltak, csak később vesztették el önállóságukat és váltak kötelező alkotó részeivé az eukariótáknak.
Ez az elmélet azokon a hasonlóságokon alapszik, amelyek egyrészt a baktériumok és a mitokondriumok, másrészt a csillósok és ostorosok alapi testecskéje és a sejtközpont között tapasztalható.
A baktériumszerű prokarióta élő szervezetek mintegy három-négymilliárd évvel ezelőtt alakulhattak ki oxigén nélküli légkörben. Ezek az élő szervezetek már tartalmaznak DNS-t, képesek voltak – a riboszómák közreműködésével – fehérjeszintézisre, és rendelkeztek átvivő (messenger) RNS-sel is.
A később megjelent, fotoszintézisre képes prokarióta élőlények mintegy 2,5 milliárd éven át valósággal ontották a légkörbe az oxigént. A légkör oxigéntartalmának növekedése újabb követelmények elé állította az akkori élővilágot: megkezdődött a légköri oxigén feihasználása, kialakult az aerob életmód.
Az autotróf baktériumok egyes törzsei kezdték felhasználni a más baktériumtörzsek által előállított szerves anyagokat, vagyis heterotróf szervezetekké váltak. Ezek a prokarióták a szénhidrátok oxidálásához porfirineket használtak fel, és így tehettek szert az energiát szolgáltató adenozintrifoszfátra (ATP).
A kialakult heterotróf szervezetek fennmaradása a dús molekuláris oxigént tartalmazó légkörben egy bizonyos idő után csak úgy valósulhatott meg, hogy bekebelezték az aerob prokarióta baktériumokat és velük szimbiózisba léptek. Fehehetően így jöttek létre az első eukarióta szervezetek, amelyek amőbaszerű élőlények lehettek. Ezek már képesek voltak a szőlőcukrot – anaerob módon – piroszőlősavig lebontani; a piroszőlősavnak molekuláris oxigén segítségével történő oxidációját pedig a vele endoszimbiózisba került aerob baktériumok végezték. Ezek a baktériumok váltak azután az eukarióták kötelező alkotórészévé: a sejtek mitokondriumává.
(Az utóbbi két évtized molekuláris biológiai kutatásainak eredményei alapján valóban hasonlóságot lehet felfedezni a baktériumok és az eukarióták mitokondriumainak szerkezete és működése között. Anélkül, hogy kitérnénk ezeknek a hasonlóságoknak a részletes ismertetésére, csak annyit jegyzünk meg, hogy a baktériumokban és a sejtek mitokondriumában jelenlevő DNS felépítése igen közelálló.)
A mitokondriumot (azaz: aerob baktériumokat) már tartalmazó sejtek a továbbiak során együttélésbe kerülhettek ostoros spirochaetákkal is. Az együttélés eredményeképpen ezeknek is az lett a sorsuk, mint az említett baktériumoknak, vagyis egy idegen sejt alkotó részévé váltak, amely viszont azután ostor segítségével már helyét tudta változtatni. Egyes szerzők szerint ezekből az ostoros sejtekből alakulhattak ki az egysejtű állatok, a gombáknak és egyes primitív többsejtű élőlényeknek az ősei.
Az eukarióták ősei belső együttélésbe kerülhettek fotoszintézisre képes (kékmoszatszerű) prokariótákkal is, amelyek a fejlődés egy további szakaszában tökéletesen beleolvadtak az ős-eukarióta citoplazmájába – belőlük alakulhattak ki a zöldnövények színtestecskéi, kloroplasztisai.
Az endoszimbiózis útján bekebelezett prokarióták képviselik ezek szerint azokat a sejtszervecskéket (mitokondriumokat, kloroplasztisokat és sejtközpontot, illetve ostor-komplexumot), amelyeknek mindegyike képes saját DNS, messenger RNS és sajátos fehérjék szintézisére.
Ha a Margulies által kidolgozott elmélet helyes, akkor az eukarióta sejteket több öröklési rendszerrel, több genommal rendelkező egységeknek kell tekintenünk. E szerint a molekuláris sejtbiológiának egyik legfontosabb feladata a sejtmag és az említett sejtaíkotórészek nukleinsavjai által meghatározott, kodifikált biokémiai reakciók felfedése, tisztázása lenne.
Ugyancsak az elméletből következik, hogy minden eukarióta sejt legalább háromféle DNS-t kell hogy tartalmazzon, mégpedig: egy sejtmag-eredetűt, egy mitokondriálist és egy ostor-komplexum (illetőleg a növényi eukarióták esetében egy kloroplasztis) eredetűt. A nem kromoszómás öröklés sejttani alapját tehát éppen a mitokondriumokban, a kloroplasztisokban és az ostor-komplexusban (vagy annak származékában) kellene keresni.
Véleményünk szerint az ismertetett elmélet – viszonylagos egyszerűségében is – rendkívül szellemes és érdekes, amennyiben pedig helytálló, alapján számottevő eredményekre van kilátás. Viszont ahhoz, hogy szilárd alapon álljon, még sok vizsgálatra van szükség.
Megjelent A Hét VI. évfolyama 9. számában, 1975. február 28-án.
