Solun voimala syntyi uudestaan laboratoriossa

Tutkijat ovat ensimmäisen kerran onnistuneet jäljittelemään sitä pitkää kehitysloikkaa, jonka ansiosta solut saivat mitokondrioiksi kutsutut energiantuotantolaitoksensa.

Shutterstock

Yhdysvaltalaistutkijat matkivat kehityshistoriallisesti merkittävää tapahtumaa: soluhengityksestä vastaavien soluelinten syntymistä.

Nämä tuman ulkopuolella sijaitsevat mitokondriot vapauttavat ravinnon energiaa solun käyttöön ja sisältävät ulko- ja sisäkalvojen lisäksi omaa perintöainesta. Koska mitokondrio muistuttaa pieneliötä, se juontunee itsenäisestä solusta.

Yhteistyö loi uutta elämää

Mitokondrion kehityksen uskotaan alkaneen toisen solun vangitsemasta bakteerista noin 1,5 miljardia vuotta sitten, jolloin maapallolla oli ainoastaan yksisoluisia eliöitä.

Pieneliöiden yhteensulautuminen johti tiiviiseen yhteistyöhön, jolla oli kauaskantoiset vaikutukset evoluutioon. Sen tuloksena syntyivät eukaryootit eli aitotumaiset solut, joista kaikki monisoluiset eliöt koostuvat.

Tutkijat saivat hiivasoluihin siirretyt kolibakteerit toimimaan mitokondrioina, jotka periytyivät sukupolvelta toiselle. Nuoli osoittaa kolibakteeriin (violetti) hiivasolussa.

© Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

Kalifornialaisessa Scrippsin tutkimuslaitoksessa jäljiteltiin historiallista tapahtumasarjaa siirtämällä kolibakteereja hiivasoluihin ja manipuloimalla molempia geneettisesti niin, että osapuolet tulivat toisistaan riippuvaisiksi.

Hiivasolut menettivät kykynsä tuottaa runsasenergiaista yhdistettä adenosiinitrifosfaattia (ATP) ja joutuivat siksi turvautumaan bakteerien energiantuotantoon. Bakteerien oli puolestaan pakko turvautua isäntäsoluun puuttuvan B-vitamiinin takia.

Näin tutkijat loivat energiaa soluissa:

1. Bakteerilta otetaan pois B-vitamiini

Muuttamalla perimää estetään kolibakteeria (punainen) tuottamasta B-vitamiinia ja sitä vahvistetaan solukalvon suojaavilla proteiineilla.

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

2. Hiivasolu kärsii energianpuutteesta

Geneettisesti muokatun hiivasolun (iso sininen) mitokondriot (pieni sininen, jossa rasti) eivät toimi normaalisti. Siksi sen on mahdoton tuottaa välttämätöntä energiaa.

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

3. Vieraat ystävystyvät

Kolibakteeri siirretään hiivasoluun. Normaalisti hiivasolu tuhoaisi tunkeilijan, mutta hiivasolun hyökkäys kilpistyy kolibakteeria suojaaviin proteiineihin.

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

4. Bakteeri antaa hiivasolulle energiaa

Kolibakteeri ja hiivasolu lyöttäytyvät yhteen. Hiivasolu saa bakteerilta käyttöönsä energiaa ATP-yhdisteenä (pienet punaiset pallot).

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

5. Hiivasolu antaa bakteerille vitamiineja

Yhteistyö tarkoittaa myös sitä, että kolibakteeri antaa hiivasolulle B-vitamiinia (pienet siniset pallot).

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

6. Symbioosi periytyy

Bakteeri ja hiiva tarvitsevat toisiaan ja muodostavat toiminnallisen kokonaisuuden. Symbioottinen suhde siirtyy jälkeläisille sukupolvesta toiseen.

Shutterstock & Paul Webster/Oak Crest Institute of Science

Solut olivat heikentyneitä bakteereja

Onnistumisesta kertoi bakteerin ja hiivan solmima symbioottinen suhde, joka vastaa solun ja siinä toimivan mitokondrion välistä yhteistyötä. Ominaisuus välittyi jakautumisten myötä seuraaville 40 sukupolvelle.

Tutkimuksen mukaan solujemme edeltäjät saattoivat hyvinkin olla heikentyneitä bakteereja ja alkeellisia soluja, jotka lyöttäytyivät yhteen suunnilleen 1,5 miljardia vuotta sitten.

Lue myös:

mistä aivastus johtuu TOP
Elimistö

Mistä aivastus johtuu?

0 minuuttia
Elimistö

Miksi itkiessäkoko kasvot turpoavat?

1 minuuttia
Elephant
Elimistö

Miksi nenässä on kaksi sierainta?

0 minuuttia
Suosituimmat

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!