最接近真核細胞之原核細胞—洛基古菌(Lokiarchaeota)
1. 古生物學家估計大約20億年前，真核細胞出現在地球上，但是真核細胞到底是由何種原核細胞演化而來？大家一直疑惑不清！
2. 2015年發現洛基古菌(Lokiarchaeota)！洛基古菌基因組(genome)中的基因，是原核細胞中目前最接近真核細胞的：
a.
細胞骨架(Cytoskeleton)的基因 (5對肌動蛋白(Actins)的基因)
b.
細胞膜重塑(Membrane remodeling)的基因
c.
修飾泛素(Ubiquitin)的基因
d.
胞吞或胞噬作用(Endocytosis and/or phagocytosis)的基因
e.
許多對GTPase的基因
都與真核細胞的基因相似。
圖01. 2015年，於格陵蘭與挪威之間，大西洋中洋嵴，海深2,352公尺的深海熱泉—洛基城堡(Loki Castle)旁15公里，發現的洛基古菌(Lokiarchaeota)，被認為是目前最接近真核細胞之原核細胞。
(Lokiarchaeota are the closest known
prokaryotic relatives of eukaryotes.)
圖02. 洛基古菌的基因與真核細胞的基因，有著驚人的相似性，表示牠們很可能具有相同的祖先。
(The Lokiarchaea are surprisingly
similar to modern eukaryotes, suggesting they share a relatively recent common
ancestor.)
圖03. 2015年，在它附近15公里處，發現洛基古菌的洛基城堡(Loki Castle)，是一處深海熱泉生態系(Hydrothermal Vent Ecosystem)。
Loki's Castle - Black-smoker (洛基城堡—黑煙囪=深海熱泉生態系)
30秒的短片，拍攝海深2,352公尺洛基城堡黑煙囪的實景。
|
3. 瑞典烏普薩拉大學(Uppsala University)由 Thijs Ettema領導的研究小組表示，在格陵蘭和挪威間的大西洋深海，2015年發現的微生物洛基古菌(Lokiarchaeota)，應該就是原核細胞演化為真核細胞的關鍵。
4. 對原核細胞演化的軌跡，古生物學家只能從 DNA 序列的比對來推敲，因為這些，必須以顯微鏡才能觀察得到的單細胞微生物，沒有任何堅硬的構造，很難沉積成化石讓古生物學家檢驗。
5. 而生命的演化來自海洋，所以古生物學家們認為，或許還有一些，存活於深海中的古老微生物，以數億年完全沒有改變的古老方式，(也就是基因組中的基因，沒有任何變化的狀態)，依然存活著。
6. 基於這樣的考量，在深海探勘的技術足夠進步之後，許多的古生物學家，一直熱衷於研究深海微生物這塊領域。
7. 2015年找到的洛基古菌(Lokiarchaeota)，發現的團隊認為是，原核細胞與真核細胞之間的橋梁。
圖04. 洛基古菌(Lokiarchaeota)，有可能是原核細胞(Prokaryotic cells)與真核細胞(Eukaryotic cell)間之橋梁。
此圖洛基古菌圈圈的用色較淡，而且還打上？因為還是有專家對洛基古菌的存在存疑。
或是洛基古菌，是否是原核細胞與真核細胞間之橋梁，這樣的說法存疑。
圖05. 細胞學以及分子生物學方面，比較細菌(Bacteria)、古菌(Archaea)以及真核生物(Eukarya)之異同。
表一、細胞學以及分子生物學方面，細菌、古菌以及真核細胞之異同。
特 徵
|
細 菌
|
古 菌
|
真 核 細 胞
|
細 胞 核
|
無
|
無
|
有
|
染 色 體
|
單條環狀
|
單條環狀
|
多條直線狀
|
組 織 蛋 白
|
無
|
類似組織蛋白
|
有
|
細胞分裂方式
|
二分裂
|
二分裂
|
有絲分裂/減數分裂
|
核醣體之大小
|
70S
|
70S
|
80S
|
細胞隔間化
|
無
|
無
|
有
|
細胞壁
|
胜肽聚醣
|
非胜肽聚醣
|
植物纖維素
真菌幾丁質(chitin)
|
基因有無插入子
|
無
|
有些具有
|
有
|
RNA聚合酶
|
1種
|
數種
|
3種
|
結構基因之啟動者
|
-35及
-10序列
|
TATA box
|
TATA
box
|
蛋白質合成之啟始胺基酸
|
醛基甲硫胺酸
|
甲硫胺酸
|
甲硫胺酸
|
演化出現的時間
|
最早
|
其次
|
最晚
|
8. 不管是圖05.及表一、網友們不用在乎看明白多少，只要大家能感覺得到，古菌與真核生物的親緣關係較密切就好。
圖06. 古菌雖然稱為古老細菌(ARCHAEA)，但在演化上比真的細菌(BACTERIA)較晚出現。
EUKARYOTES真核生物的種類
SINGLE-CELLED EUKARYOTES單細胞真核生物
ALGAE藻類
FUNGI真菌
PLANTS植物
ANIALS動物
參考資料：
Anja Spang et al.
Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and
eukaryotes.
Nature, published online May 06, 2015; doi: 10.1038/nature14447
9. 就好像天文學家，沒有人願意去碰觸，大霹靂之前的宇宙是甚麼樣子？這一類的問題。生物學家也一樣沒有人知道，為何細胞體積約只有真核細胞1/1,000的原核細胞，突然體積增大了一千倍？還不只體積增大一千倍，細胞裡面增加許多的胞器(organelles)，而且這些胞器非常精緻而井然有序的排列著，所謂細胞的隔間化(Cellular
Compartmentation)！既使到今天，我們對這些事實只能說：知其然，而不知其所以然？
10. 更別問：蛋白質在地球早期那鍋濃湯中，是怎麼產生的？
DNA、RNA又是由何而來？基因呢？
基因是從哪來的？– 卡爾‧季默
(Where do genes come from? -
Carl Zimmer)
4分23秒之TED短片，以卡通圖的方式表達，新的基因從何而來？
主要是來自既有的DNA、基因發生突變。但是最原始的基因、DNA又是怎麼來的呢？
需要的網友，請直接上YOUTUBE網站點閱，因為有中文(台灣)的翻譯。
|
11. 篤信宗教的網友可能將這些問題？歸諸於佛祖、上帝或阿拉。信科學的網友可能將其歸諸於演化。反正，目前這些問題還沒有人知道！為何突然跟網友提及這些事情？因為個人覺得，只因發現洛基古菌的某些基因與真核細胞相似，而不考慮其它的問題，就表示發現原核真核細胞間之橋梁，這樣是不是會有點太小題大作呢！
圖07. 細胞隔間化(Cellular Compartmentation)—真核細胞精緻又井然有序的，區分成細胞膜(plasma membrane)、細胞核(nucleus)、內質網(endoplasmic reticulum)、高基式體(golgi complex)、溶酶(=素)體(lysosome)、過氧化氫小體(peroxisome)各式各樣的膜狀胞器的過程，稱為細胞隔間化。自從電子顯微鏡問世後，細胞學家觀察到這種現象，但至今不知原因為何？
沒有留言:
張貼留言