Эндосимбиоз: теория в состоянии кризиса

Джефри П. Томкинз

Одна из величайших проблем теории эволюции заключается в невозможности объяснить, как клетки растений и животных, эукариоты, могли произойти от своих предшественников, бактериеобразных клеток, называемых прокариотами. В отличие от прокариотов, клетки эукариотов состоят из нескольких отделов и содержат заключенные в мембраны органоиды, такие как ядро, митохондрия, и (в растениях) хлоропласты, которых нет в бактериях и археях (небактериальных одноклеточных прокариотах). Наряду со многими другими генетическими и молекулярными различиями, эти сложные клеточные органоиды, отсутствующие в прокариотах, представляют собой непреодолимую для теории эволюции пропасть.1,2

Эволюционисты уже давно пытаются представить неспекулятивное объяснение клеточного ядра эукариота, а также других сложных особенностей клетки. На протяжении почти 50 лет было довольно популярным представление о том, что митохондрии и хлоропласты появились в результате некоего мифического процесса под названием эндосимбиоз.3 В основе этого объяснения лежит тот факт, что митохондрион обладает небольшим кругообразным отрезком ДНК, в котором содержатся гены, необходимые ему для функционирования; в нем также предусмотрен процесс репродукции органоидов. Эта функциональная комбинация напоминает по своему строению и особенностям репродукции бактерии, но это сходство поверхностное.

Предполагается, что в какой-то момент в отдаленном прошлом некая прокариотическая клетка (возможно, архея) поглотила бактерию (возможно, протеобактерию), а затем, в ходе некоего магического скачка, заменяющего любое научное объяснение, сотни генов были каким-то образом «перекроены» для выполнения новых функций. Кроме того, считается, что многие тысячи генов были перемещены в клеточные ядра, тогда как другие были отбракованы. Базовые идеи всего этого сценария были выдвинуты в результате обнаружения генов как в геноме митохондрий, так и в геноме эукариотов, в которых некоторые участки имеют сходство с генами бактерий (в особенности протеобактерий).3

Однако на сегодняшний день, когда определение последовательности генома стало широко распространенным и не слишком дорогостоящим процессом, эволюционная история об эндосимбиозе становится все более туманной и противоречивой. По мере того, как устанавливается все больше последовательностей генома бактерий и эукариотов и определяется, какие белки они кодируют, вся эволюционная идея эндосимбиоза становится все более запутанной.

Одним из самых неожиданных открытий стало отсутствие генов, способных подтвердить эту эволюционную сказку. В одной из недавно вышедших статей отмечается:

«Чего мы не предвидели – так это того, что относительно небольшое количество митохондриальных белков с бактериальной гомологией [сходством последовательности] будут особым образом группироваться с α-протеобактерией в филогенетических реконструкциях [реконструкциях эволюционного дерева]: в лучшем случае, лишь 10–20% всех исследованных на данный момент белковых карт демонстрируют активную α-протеобактериальную связь».4

Отсутствие доказательств того, что митохондриальные гены имеют бактериальное происхождение как в митохондриальной ДНК, так и в геноме ядра, где содержится большинство митохондриальных генов, представляет собой серьезную проблему для эволюционной истории.

Еще одно важное открытие, противоречащее эволюционным предположениям об эндосимбиозе, заключается в отсутствии картины устойчивой эволюционной прогрессии от простого к сложному. Митохондриальные белковые карты (весь набор митохондриальных белков) даже для таких одноклеточных организмов, как грибки и простейшие, уже невероятно сложны, многообразны и полноценны. Кроме того, наборы митохондриальных генов одноклеточных эукариотов так же сложны, как и гены растений и животных. Как отметил один из ведущих ученых-эволюционистов, «становится очевидным, что «последний митохондриальный общий предок» был изначально таким же сложным по своим ключевым функциям, как и современная митохондрия» и «очевидно, базовый «перекрой» от эндосимбионта к митохондриону был, фактически, завершен, до начала процесса дивергенции на основные генеалогические линии эукариотов».4

Последовательности геномов множества эукариотов четко указывают на то, что набор генов, необходимый митохондрии для функционирования, не произошли от бактерии, а уникальны для того вида живых существ, в которых они обнаруживаются. Хотя определенные генетические сходства действительно существуют, эти сходства убедительно объясняются стандартной инженерной концепцией повторного использования кодов (когда некий общий код решает схожие проблемы). Богатство геномных данных на сегодняшний день в корне разрушает идею эволюции на всех фронтах, даже в сфере эндосимбиоза – одной из излюбленных теорий секуляристов.

Ссылки и примечания

1. Тэн К. и Д. Томкинз s. 2015. Различия в обработке информации у архей и эукаритов. Значение для гомологов и для мифа об эукариогенезе.  Издание Answers Research Journal. 8: 121–141. Вернуться к тексту.
2. Тэн К. и Д. Томкинз. 2015 Различия в обработке информации у архей и эукаритов. Значение для гомологов и для мифа об эукариогенезе.  Издание Answers Research Journal.8: 143–162. Вернуться к тексту.
3. Мартин В. и др.. 2001. Обзор эндосимбиотических моделей происхождения эукариотов, их АТП-образующие органоиды (митохондрии и гидрогеносомы), а также их гетеротрофный образ жизни. Издание. Biological Chemisty. 382 (11): 1521–1539. Вернуться к тексту.
4. Грей М.В. 2015. Мозаичная природа митохондриального протеома: выводы относительно происхождения и эволюции митохондрии .Издание. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (33): 10133–10138. Вернуться к тексту.

* Доктор Томкинз – научный сотрудник Института исследования сотворения; он получил степень кандидата наук в сфере генетики в Университете Клемсон.