一、你体内的DNA都属于你吗?NO!
这是细胞生物学的一大谜团。为什么线粒体——为我们的细胞提供能量的椭圆形的东东——居然有自己的DNA?为什么当细胞本身有足够的遗传物质时,线粒体还保留着不一样的DNA?一项新的研究可能已经找到了答案。
DNA
科学家认为线粒体曾经是独立的单细胞生物,直到10亿多年前,它们被更大的细胞吞噬。它们没有被消化,而是定居下来,与宿主发展了互利的关系,最终促成了更复杂的生命的兴起,就像今天的动植物一样。
线粒体绝不简单
经过不断的进化,线粒体基因组缩小了。细胞核现在拥有细胞绝大部分的遗传物质,甚至包括决定线粒体功能的基因。例如,在人类身上,线粒体基因组只包含37个基因,而细胞核则有2万多个基因。随着时间的推移,大多数线粒体基因已经跳入细胞核。但是,如果这些基因是可移动的,为什么线粒体还保留着一些基因呢?特别是考虑到其中一些基因的突变可以导致罕见的但却是致残的疾病,逐渐破坏患者的大脑、肝脏、心脏和其他关键器官。
线粒体对细胞极其重要
科学家们反复思考了这个问题,但长期以来并没有结论。
二、DNA如何从线粒体向细胞转移?
因此,英国伯明翰大学的生物学家IainJohnston和怀特黑德生物医学研究所的生物学家BenWilliams建立了这个问题的模型,首次从数学上比较了不同的假设。他们分析了来自动物、植物、真菌和原生动物(如变形虫)的超过种不同的线粒体基因组。他们追踪他们的进化路径,建立了一个算法来计算不同基因和基因组合在特定时间点丢失的概率。
变形虫
线粒体通过一系列化学反应使电子通过细胞膜而产生能量。这个过程的关键是一系列的蛋白质复合物、嵌入线粒体内膜的大蛋白球。线粒体的所有剩余基因都以某种方式帮助产生能量。但研究小组发现,如果一个基因产生的蛋白质是这些复合物中的一个复合物的核心,那么它就更有可能留下来,负责更多外围能量产生功能的基因更有可能外包给细胞核。
Johnston说:“将这些基因保持在线粒体内可以让细胞单独控制线粒体,因为关键蛋白质是在线粒体本身产生的。”这种局部控制意味着细胞可以更快、更有效地调节单个线粒体的能量产生,而不必对其所含的数百或数千个线粒体进行彻底的改变。例如,不正常的线粒体可以单独维修,而不是触发一个覆盖整个细胞的反应,而这可能导致其他一些东西失去平衡。
蛋白质
伦敦大学学院的生物学家约翰艾伦说,这就像是对火灾的反应,如果一幢大房子里的一间单人房起火了,你不需要打电话给大楼经理要求把它扑灭,你拿着灭火器就可以完成任务。
“我认为这是一个非常基本的反馈机制,”艾伦说。在他自己的研究中,有证据表明,在需要的地方产生某些线粒体蛋白质有助于细胞更好地调节能量的产生。我们细胞中的其他结构也可以从这种局部控制中受益。但是线粒体因为有作为独立细胞的历史,是生物体种唯一拥有自己的指挥中心的细胞。
单细胞生物
三、生命的起源,人体内藏着大量远古生物?
如果说线粒体与人体细胞甚至是地球上的所有生物细胞之间是宿主关系,那么,这就意味着包括人类在内的所有生物,体内都藏着大量的远古生物!
远古生物,可能就在我们体内
而且远古生物与生物体之间是相互依存的。生物对线粒体这种远古生物的“消化”正在缓慢进行,表现为DNA从线粒体内向细胞内转移。
不知道当生物把远古生物完全消化之后,会进化到什么程度?