Dankzij virussen een celkern?
Twee miljard jaar lang was de hoogste levensvorm op aarde een bacterie. Toen gebeurde er iets bijzonders. Er ontstonden organismen met een celkern. Dit leidde er toe dat DNA veel groter en ingewikkelder kon worden, dus ook complexe organismen als dieren en mensen kon beschrijven. Waren virussen hier de oorzaak van?
Zonder celkern geen ontwikkeling
Gedurende meer dan twee miljard jaar was de aarde een uitermate saaie plek voor een bioloog. Leven was er volop, maar dan in de vorm van eindeloos veel bacteriën. In de ondiepe kustwateren groeiden stromatolieten: levende rotsen die bestaan uit bacteriën. Het land was bedekt met een soort slijm, de zee gevuld met blauw-groene algen. Een bacterie kan er niet veel DNA op na houden. Elke keer als deze zich deelt, moet ook het DNA worden gekopieerd. Een bacterie met een groot genoom, veel DNA dus, heeft dus meer energie nodig om zich te delen, een evolutionair nadeel. Ook duurt het delen langer. Bacteriën blijven daardoor altijd simpel, al beschikken ze wel over een eenvoudig inwendig skelet.
Evolutionair zat het leven gevangen in deze paradox, al bestonden (en bestaan er nog steeds) primitieve meercellige organismen bestaande uit bacteriën, de Myxobacteria. Niet voor niets hebben deze slijmbacteriën het grootste DNA van alle bacteriën (10 tot 13 miljoen baseparen): om samenwerking te coördineren is namelijk veel informatie, dus DNA nodig. Bacteriën zitten gewoonlijk rond het miljoen.Myxobacteriën lijken ongeveer het maximum te zijn wat bacteriën aan complexiteit qua onderlinge samenwerking kunnen bereiken.
Meercelligheid
Toen gebeurde er iets bijzonders. Er ontstonden eencelligen met een celkern. Plotseling waren veel grotere genoomgroottes mogelijk. Eencellige eukaryoten zitten rond de tien tot honderd miljoen baseparen. De mens wordt beschreven door rond de 3,2 miljard baseparen. Zeer weinig vergeleken met de longvis (130 miljard) of een zeldzaam bloeiend plantje, Paris japonica met 150 miljard baseparen. Het absolute record, 670 miljard, is in het bezit van de amoebe Polychaos dubium (al is dit onzeker – amoebes bevatten vaak meerdere celkernen en symbiotische eencelligen).
Werd het mimivirus de celkern?
Mogelijk hebben hierbij mimivirussen een rol gespeeld. Mimivirussen hebben meer weg van een zwervende celkern dan van een virus. Het genoom van een mimivirus is naar virusbegrippen extreem groot – 1,18 miljoen baseparen. Mimivirussen bevatten ook enzymen die het virus helpen bij het overnemen van de gastheercel en zelfs eigen t-RNA enzymen: een eigen machinerie om zichzelf te kopiëren dus. Veel onderzoekers denken daarom dat het mimivirus misschien ten grondslag lag aan de celkern. Als een bacterie werd overgenomen door een mimivirus-achtig organisme, zou deze misschien in de loop van miljoenen jaren evolutie er in zijn geslaagd om niet de gastheercel op te blazen, maar deze over te nemen en samen te werken. Mogelijk lukte dit ook met andere bacteriën die nu bekend staan als organellen. Er kwam veel meer energie beschikbaar en de schaal werd groter. Daardoor konden deze organismen ook grotere genomen ontwikkelen, wat weer tot nog grotere en ingewikkelder samenwerkingsvormen kon leiden.
Meer informatie
Mimivirus