Veliki filter vključitev mitohondrijev v prokariontsko celico?

V reviji Nature je bil ta teden objavljen članek z naslovom The energetics of genome complexity, v katerem avtorja Nick Lane in William Martin ugotavljata, da se je razvoj kompleksnega večceličnega življenja na Zemlji zgodil drugače, kot to učijo ustaljene teorije. Svoje navedbe podpirata z energetsko hipotezo - za razvoj kompleksnega življenja je namreč omejujoči dejavnik energija, ki jo lahko celica pridobi.

Evkariontske celice energijo pridobivajo z zapletenim postopkom v organelih, ki se imenujejo mitohondriji. Tam se elektroni iz NADH in FADH₂ v štirih proteinskih kompleksih prelagajo na terminalni akceptor, ki je molekularni kisik (pri tem se reducira v vodo), ob čemer se protoni črpajo prek membrane. Nastali potencial poganja črpalko ATP-sintaze, ki sintetizira osnovno energijsko molekulo v celici, ATP.

Trenutno najverjetnejša teorija pravi, da so mitohondriji ostanki enoceličnega organizma, ki ga je evkariontska celica sprejela vase. Da so res ostanek enoceličnega organizma, kažeta njihova lastna DNA (mtDNA) in rahlo spremenjeni genski kod. Lane in Martin pa pravita, da je enocelični organizem vsrkala prokariontska celica, ki se je šele zatem lahko razvila v kompleksnejšo celico. Pred tem namreč ni imela dovolj energije, saj kompleksnost terja sintezo več proteinov, daljšo DNA in podobno, kar je energijsko potratno. Evkariontska celica je 200.000-krat učinkovitejša pri proizvodnji energije kot prokariontska, zato je selekcijski pritisk v smeri krajšanja DNA mnogo manjši. To je omogočilo nastanek daljše DNA z ogromnimi nekodirajočimi segmenti, sintezo več različnih proteinov, fizično povečanje celice itn.

Teorija tudi pojasnjuje, kaj bi utegnil biti tisti veliki filter, ki preprečuje, da bi po vesolju gomazele jate inteligentnih Nezemljanov. Ker je za razvoj evkariontske celice vključitev enoceličnega organizma v neko drugo prokariontsko celico predpogoj, bi se moral ta dogodek nujno zgoditi za razvoj kompleksnega življenja. Razvoj na Zemlji kaže, da gre za skrajno neverjeten pojav, saj se je v celotni zgodovini planeta primeril samo enkrat. Vso večcelično življenje (rastline, glive, živali) je namreč potomec prve evkariontske celice. Če je torej kje v vesolju življenje, je zelo verjetno obsojeno na enocelično životarjenje.

Lane in Martin kot prava akademika iščeta tudi dokaze, ki bi pokopali njuno teorijo. Dokler ne najdeta evkarionta brez mitohondrijev ali ogromnega prokarionta z mitohondrijem podobnim prostori v celici ali prokarionta brez mitohondrijev z zelo dolgo DNA, je teorija znanstveno smiselna.