Viral eukaryogenese - Viral eukaryogenesis

Viral eukaryogenese er hypotesen om at cellekjernen i eukaryote livsformer utviklet seg fra et stort DNA -virus i en form for endosymbiose i en metanogen arkeon eller en bakterie . Viruset senere utviklet seg i den eukaryote cellekjernen ved å anskaffe gener fra vertsgenomet og til slutt usurping dens rolle. Hypotesen ble foreslått av Philip Bell i 2001 og ble ytterligere populær med oppdagelsen av store, komplekse DNA -virus (for eksempel Mimivirus ) som er i stand til proteinbiosyntese . Nyere bevis som støtter omfatter den oppdagelse at ved infeksjon av en bakterie- celle , kjempe bakteriofag 201Phi2-1 (av slekten Phikzvirus ) setter sammen en kjerne-lignende struktur som segregerer-proteinet i henhold til funksjon. Denne kjernelignende strukturen og dens nøkkelegenskaper er funnet bevart i de beslektede fagene.

Den virale eukaryogenesehypotesen har betent den mangeårige debatten om hvorvidt virus er levende organismer . Mange biologer anser ikke virus som levende, men hypotesen antar at virus er opphavsmennene til den DNA -genetiske mekanismen som deles av alle eukaryoter som lever i dag (og muligens også av prokaryoter ).

Kritikere av teorien påpeker at likhetene mellom DNA -virus og kjerner kan tas som bevis enten på viral eukaryogensis eller på dens motsatte, kjernefysiske viriogenese: at komplekse eukaryote DNA -virus kan ha stammer fra smittsomme kjerner.

Hypotese

Den virale eukaryogenesehypotesen antyder at eukaryoter består av tre forfedreelementer: en viral komponent som ble den moderne kjernen; en prokaryot celle (et arkeon i henhold til eocytthypotesen ) som donerte cytoplasma og cellemembran i moderne celler; og en annen prokaryot celle (her bakterie ) som ved endocytose ble den moderne mitokondrien eller kloroplast .

I 2006 antydet forskere at overgangen fra RNA til DNA -genom først skjedde i den virale verden. Et DNA-basert virus kan ha gitt lagring for en gammel vert som tidligere hadde brukt RNA for å lagre sin genetiske informasjon (slik vert kalles ribocell eller ribocytt). Virus kan i utgangspunktet ha adoptert DNA som en måte å motstå RNA-nedbrytende enzymer i vertscellene. Derfor kan bidraget fra en slik ny komponent ha vært like viktig som bidraget fra kloroplaster eller mitokondrier . Etter denne hypotesen fikk arka, bakterier og eukaryoter hver sitt DNA -informasjonssystem fra et annet virus. I originalpapiret var det også en RNA -celle ved opprinnelsen til eukaryoter, men til slutt mer kompleks, med RNA -behandling . Selv om dette er i kontrast til i dag mer sannsynlig eocytthypotese, ser det ut til at virus har bidratt til opprinnelsen til alle tre livsområdene ('out of virus hypothesis'). Det har også blitt antydet at telomerase og telomerer , sentrale aspekter ved eukaryot celle -replikasjon , har viral opprinnelse. Videre kan den virale opprinnelsen til den moderne eukaryote kjernen ha vært avhengig av flere infeksjoner av arkeiske celler som bærer bakterielle mitokondrielle forløpere med lysogene virus . Den virale eukaryogenesehypotesen skildrer en modell for eukaryot evolusjon der et virus, som ligner på et moderne koppevirus , utviklet seg til en kjerne via generverv fra eksisterende bakterielle og arkeiske arter. Det lysogene viruset ble deretter informasjonslagringssenteret for cellen, mens cellen beholdt sin kapasitet for genoversettelse og generell funksjon til tross for det virale genomets inntreden. På samme måte beholdt bakteriearten som er involvert i denne eukaryogenesen kapasiteten til å produsere energi i form av ATP, samtidig som den overførte mye av den genetiske informasjonen til denne nye virus-kjerne- organellen . Det antas at den moderne cellesyklusen , hvor mitose , meiose og sex forekommer i alle eukaryoter, utviklet seg på grunn av balansen av virus, som karakteristisk følger et mønster av avveining mellom å infisere så mange verter som mulig og drepe en individuell vert gjennom viral spredning. Hypotetisk kan virale replikasjonssykluser gjenspeile de for plasmider og virale lysogener . Imidlertid er denne teorien kontroversiell, og ytterligere eksperimentering med arkeiske virus er nødvendig, ettersom de sannsynligvis er mest evolusjonært lik moderne eukaryote kjerner.

Den virale eukaryogenesehypotesen peker på cellesyklusen til eukaryoter, spesielt sex og meiose, som bevis. Lite er kjent om opprinnelsen til DNA eller reproduksjon i prokaryote eller eukaryote celler. Det er dermed mulig at virus var involvert i opprettelsen av Jordens første celler. Den eukaryote kjernen inneholder lineært DNA med spesialiserte endesekvenser, som for virus (og i motsetning til bakterielle genomer, som har en sirkulær topologi); den bruker mRNA capping , og skiller transkripsjon fra oversettelse . Eukaryote kjerner er også i stand til cytoplasmatisk replikasjon. Noen store virus har sin egen DNA-styrte RNA-polymerase . Overføringer av "smittsomme" kjerner har blitt dokumentert i mange parasittiske rødalger . Et annet bevis er at m7G -kappeapparatet (involvert i frakobling av transkripsjon fra oversettelse) er tilstede i både Eukarya og Mimiviridae, men ikke i Lokiarchaeota som regnes som de nærmeste arkeiske slektningene til Eukarya i henhold til eocytthypotesen (også støttet av fylogenetisk analyse av m7G capping pathway).

Implikasjoner

En rekke forskrifter i teorien er mulige. For eksempel, en spiralformet virus med en bilipid konvolutt bærer en tydelig likhet med en meget forenklet cellulær kjerne (dvs. en DNA-kromosom innkapslet i et lipid membran). I teorien kan et stort DNA -virus ta kontroll over en bakteriell eller arkeisk celle. I stedet for å replikere og ødelegge vertscellen , vil den forbli i cellen og dermed overvinne kompromissdilemmaet som virus vanligvis står overfor. Med viruset i kontroll over vertscellens molekylære maskineri, ville det effektivt bli en funksjonell kjerne. Gjennom prosessene med mitose og cytokinesis ville viruset dermed rekruttere hele cellen som en symbiont - en ny måte å overleve og spre seg på.

Se også

Referanser

Videre lesning