Oercel veel complexer dan gedacht

Share Button

Tot voor kort dachten wetenschappers dat LUCA, de gemeenschappelijke voorouder van alle levende organismen, een zeer primitieve cel is zonder geavanceerde biochemie. Als het al een cel was. Fout.  Onze gemeenschappelijke voorouder blijkt een volwaardige bacterie-achtige cel te zijn geweest met alles er op en er aan. Nog een aanwijzing voor panspermie?

De oercel blijkt veel complexer te zijn geweest dan we tot nu toe dachten.

De oercel blijkt veel complexer te zijn geweest dan we tot nu toe dachten.

LUCA is niet alleen een Italiaanse voornaam, maar ook een afkorting voor de Last Universal Common Ancestor, de laatste gemeenschappelijke voorouder van alle leven op aarde. De oercel dus. Tot dusver was de aard van de oercel in nevelen gehuld. Veel onderzoekers speculeerden dat de gemeenschappelijke voorouder van mens, purperbacterie en zeester, een bolletje chemische soep was, in staat tot celdeling, met wat hopeloos primitieve enzymen  maar niet veel meer. Volgens sommige onderzoekers was er niet eens een cel en is deze later pas ontstaan.

Zoals wel vaker in de wetenschap, keken onderzoekers tot nu toe verkeerd. Nieuw onderzoek, gepubliceerd in het peer-reviewed Biology Direct, toont aan dat LUCA een stuk geavanceerder was dan tot nu toe gedacht, kortom ondubbelzinnig een echte, werkende cel. Hierbij bestudeerden ze een tot nu toe verwaarloosd onderdeel van levende cellen: het acidocalcisoom, een gebiedje met een hoge concentratie polyfosfaat, een type energieopslagmolecuul in cellen. Volgens de onderzoekers is dit opslaggebiedje met polyfosfaat universeel. Het komt voor bij zowel bacteriën (die geen celkern hebben), archeae (bacterieachtige eencelligen, ook geen celkern) en eukaryoten: wezens met een celkern (d.w.z. mensen en alle andere meercellige (en veel eencellige) dieren, planten en schimmels). Kortom: de gemeenschappelijke voorouder van bacteriën, archeae en ons moet dit gebiedje ook gehad hebben.

In de studie wordt de evolutionaire geschiedenis van een eiwitenzym,  vacuolar proton pyrophosphatase, of V-H+PPase, uitgeplozen. Dit enzym komt voor in de acidocalcisomen van bacteriën, archeae en eukaryoten. Een enzym bestaat uit een reeks aminozuren. Door mutaties verandert de volgorde en samenstelling van deze aminozuren. Hiervan maakten de onderzoekers gebruik door te kijken welke enzymen het meeste op elkaar lijken, en welke organismen dus het meeste met elkaar verwant zijn. Dit deden ze met honderden verschillende organismen. Hun software genereerde aan de hand van gelijkenis van het DNA een soort boomstructuur die als twee druppels water lijkt op de ‘tree of life’ zoals we die kennen. Bacteriën, archaeae en eukaryoten, die samen de drie takken van de boom des levens vormen, hadden inderdaad elk een hoofdvariant van dit enzym.  Deze drie hoofdvarianten blijken echter alle een gemeenschappelijke oorsprong te hebben. De meest voor de hand liggende verklaring: de oercel LUCA beschikte al over V-H+PPase toen deze zich splitste in de voorouders voor bacteriën, archaea en eukaryoten, aldus Gustavo Caetano-Anollés, medeauteur en hoogleraar landbouwgewassen van de universiteit van Illinois. Dit is ook het enige organel voorzover bekend, dat in alle drie levensdomeinen voorkomt en dus universeel is. Als we ribosomen even buiten beschouwing laten, uiteraard.

“Deze studie doet vermoeden dat LUCA complexer was dan de eenvoudigste organismen anno nu,” aldus James Whitfield, professor entomologie van dezelfde universiteit en co-auteur. Evolutiebioloog Gold en anderen hebben al gesteld dat evolutie vaak ook degeneratie betekent. Mogelijk hebben zich uit LUCA eenvoudiger afstammelingen ontwikkeld. LUCA was dus complexer dan veel bacteriën en archeae die vandaag de dag bestaan. Een inspirerende gedachte. Een complexe voorouder die vrij snel nadat de aarde leven kon bevatten, al opdook. Hoe kan deze zo snel geëvolueerd zijn? Kortom: dit maakt het pleit voor panspermie een stuk sterker.

Bronnen:
Gustavo Caetano-Anollés et al., Evolution of vacuolar proton pyrophosphatase domains and volutin granules: clues into the early evolutionary origin of the acidocalcisome, Biology Direct 2011

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. Roelof schreef:

    Ik betwijvel of het wel door panspermie komt.
    Waarom? Omdat aminozuren en de eiwitten die nodig zijn voor een cel waarschijnlijk aanwezig was op de jonge Aarde. De omstandigheden die er waren op deze planeet waren gewoon ideaal om een ingewikkelt chemisch proces in gang te zetten. Veel aminozuren hebben een hydrofobe staart van koolstof en waterstof atomen en een hydrofiele amino en hydroxide groep. Dit soort moleculen lossen matig tot slecht op in water waardoor deze door getijden en golfslag in piepkleine druppeltjes werd verdeelt (suspensie). Aangezien de 2 eigenschappen van aminozuren, (zowel hydrofoob als hydrofiel) kunnen hier zich weer allerlei andere moleculen aan hechten. Dit kunnen hydrofobe moleculen zijn en hydrofiele. Water zal bijv. niet gauw met frituurvet reageren omdat water slechts 1 van de twee eigenschappen heeft (H2O is natuurlijk hydrofiel) en het frituurvet heeft ook slechts 1 van de eigenschappen alhoewel er ook aminogroepen in voorkomen. Water en stoffen als suiker zijn hydrofiel en het frituurvet wat dus niet mengt met water is hydrofoob. (dit ff zodat het ook voor de leken op het gebied van scheikunde begrijpelijk wordt). Als men dan aan het water een heel klein beetje ammoniak wordt toegevoegd en men schud daarna het flesje dan krijg je dezelfde suspensie als in het verleden in het zeewater voorkwam. Deze kleinen druppeltjes werken als een soort membraan die organische doorlaat en water niet (osmose). Deze organische stoffen hopen zich dan op in de protocel en gaan onder invloed van UV-straling en eventuele andere omgevingsfactoren weer met elkaar reageren en ook polymeriseren. Hoe dit verder gaat wil graag gaan onderzoeken.
    In elkgeval zegt mijn chemische kennis dat het waarschijnlijk gewoon op aarde plaats vond. Ik sluit niet dat bijv. de planeet Venus hiervoor betere ”papieren” en dit later op Aarde terecht is gekomen, maar dat lijkt mij wel onwaarschijnlijk.

  2. Erik schreef:

    Als het kan, gebeurt het ergens.

  3. willempie schreef:

    Theia als ‘trigger’ ?

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger