과학자들이 복잡한 생명을 촉발한 조건을 재현하다
대부분의 단세포 미생물은 단독으로 작동하는 것이 아니라 복잡한 관계에 있습니다. 바다, 토양, 장에서 그들은 서로 싸우고 먹거나, DNA를 교환하거나, 영양분을 두고 경쟁하거나, 서로의 부산물을 먹을 수도 있습니다. 때때로 그들은 더욱 친밀해집니다. 한 세포가 다른 세포 안으로 들어가 편안해질 수도 있습니다. 조건이 적절하다면 유지되고 환영받을 수 있으며, 세대 또는 수십억 년 동안 지속될 수 있는 관계가 촉발될 수 있습니다. 하나의 세포가 다른 세포 안에 살고 있는 이러한 현상, 즉 내부 공생은 복잡한 생명체의 진화를 촉진했습니다.
내부 공생의 예는 어디에나 있습니다. 세포 속의 에너지 공장인 미토콘드리아는 한때는 자유생활을 하는 박테리아였습니다. 광합성 식물은 원래 독립적인 유기체였던 엽록체 덕분에 햇빛에 의해 생성된 당을 얻습니다. 많은 곤충이 필수 영양소를 섭취합니다. 그 안에 사는 박테리아로부터. 그리고 작년에 연구자들은 니트로플라스트(nitroplast)를 발견했습니다. 일부 조류가 질소를 처리하는 데 도움이 되는 내공생체.
생명의 상당 부분이 내부 공생 관계에 의존하고 있지만, 과학자들은 그것이 어떻게 일어나는지 이해하려고 애썼습니다. 내면화된 세포는 어떻게 소화를 회피합니까? 숙주 내부에서 번식하는 법을 어떻게 배우나요? 두 개의 독립적인 유기체가 무작위로 합쳐져 안정적이고 지속적인 파트너십을 이루는 이유는 무엇입니까?
이제 처음으로 연구자들은 이 미세한 춤의 오프닝 안무를 다음과 같이 관찰했습니다. 실험실에서 내부공생 유도. 창의적인 문제 해결(및 자전거 펌프)이 필요한 과정인 곰팡이에 박테리아를 주입한 후 연구자들은 박테리아나 숙주를 죽이지 않고 협력을 촉발할 수 있었습니다. 그들의 관찰은 미생물 야생에서도 동일한 일이 일어날 수 있는 조건을 엿볼 수 있게 해줍니다.
세포는 예상보다 빠르게 서로 적응했습니다. “나에게 이것은 유기체가 실제로 함께 살기를 원하며 공생이 표준이라는 것을 의미합니다.”라고 말했습니다. 코코르의 바실리스암스테르담의 VU 대학에서 공생의 세포 생물학을 연구하고 새로운 연구에는 참여하지 않은 균류학자입니다. “그래서 그것은 나에게나 이 세상에나 아주 큰 소식입니다.”
실패한 초기 시도는 대부분의 세포 연애가 성공하지 못했다는 것을 보여줍니다. 그러나 유기체가 내공생체를 어떻게, 왜, 언제 받아들이는지 이해함으로써 연구자들은 진화의 주요 순간을 더 잘 이해할 수 있으며 잠재적으로 초강력 내공생체로 조작된 합성 세포를 개발할 수도 있습니다.
세포벽의 혁신
줄리아 보르홀트스위스 취리히 연방공과대학의 미생물학자는 오랫동안 내부 공생의 상황에 대해 의구심을 품어 왔습니다. 해당 분야의 연구자들은 일단 박테리아가 숙주 세포에 잠입하면 감염과 조화 사이의 관계가 불안정하다는 이론을 세웠습니다. 박테리아가 너무 빨리 번식하면 숙주의 자원이 고갈되고 면역 반응이 유발되어 손님, 숙주 또는 둘 다 사망할 위험이 있습니다. 너무 느리게 재생산되면 세포 내에서 스스로 자리잡지 못할 것입니다. 그들은 극히 드문 경우에만 박테리아가 골디락스 번식률을 달성한다고 생각했습니다. 그런 다음 진정한 내공생체가 되려면 숙주의 생식 주기에 침투하여 다음 세대로 넘어가야 합니다. 마지막으로, 숙주의 게놈은 결국 박테리아를 수용하기 위해 돌연변이를 일으켜 두 개가 하나의 단위로 진화할 수 있게 됩니다.
“그들은 서로 중독됩니다.”라고 Vorholt는 말했습니다.
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