يعيد العلماء إنشاء الظروف التي أثارت الحياة المعقدة

النسخة الأصلية ل هذه القصة ظهرت في مجلة Quanta.

بعيدًا عن كونهم مشغلين منفردين ، فإن معظم الميكروبات ذات الخلية الواحدة في علاقات معقدة. في المحيط والتربة وأمعائك ، قد يقاتلون ويأكلون بعضهم البعض ، وتبادل الحمض النووي ، أو يتنافسون على المواد الغذائية ، أو يتغذون على منتجات بعضهم البعض. في بعض الأحيان يصبحون أكثر حميمية: قد تنزلق خلية واحدة داخل أخرى وتجعل نفسها مريحة. إذا كانت الظروف صحيحة تمامًا ، فقد تبقى وترحب بها ، مما يثير علاقة قد تستمر منذ أجيال – أو مليارات السنين. هذه الظاهرة من خلية واحدة تعيش داخل آخر ، تسمى الإندوسيمبيوس ، قد غذت تطور الحياة المعقدة.

أمثلة على الإندوسيمبيوس موجودة في كل مكان. الميتوكوندريا ، مصانع الطاقة في خلاياك ، كانت ذات يوم بكتيريا حرة. تدين نباتات التمثيل الضوئي بالسكريات التي تحتوي على أشعة الشمس على البلاستيدات الخضراء ، والتي كانت أيضًا في الأصل كائنًا مستقلًا. تحصل العديد من الحشرات على العناصر الغذائية الأساسية من البكتيريا التي تعيش بداخلها. واكتشف الباحثون في العام الماضي “Nitroplast” ، وهو الإندوسيمبيون الذي يساعد بعض النيتروجين في معالجة الطحالب.

يعتمد الكثير من الحياة على العلاقات الإندوسوية ، لكن العلماء كافحوا لفهم كيفية حدوثها. كيف تهرب الخلية الداخلية من الهضم؟ كيف تتعلم التكاثر داخل مضيفها؟ ما الذي يجعل الاندماج العشوائي لكائنين مستقلين في شراكة مستقرة ودائمة؟

الآن ، ولأول مرة ، شاهد الباحثون الرقص الافتتاحي لهذا الرقص المجهري من خلال تحفيز الإندوسميات في المختبر. بعد حقن البكتيريا في الفطريات-وهي عملية تتطلب حل المشكلات الإبداعية (ومضخة الدراجات)-تمكن الباحثون من إثارة التعاون دون قتل البكتيريا أو المضيف. توفر ملاحظاتهم لمحة عن الظروف التي تتيح أن يحدث نفس الشيء في البرية الميكروبية.

حتى الخلايا تعديل مع بعضها البعض أسرع مما كان متوقعا. وقال فاسيليس كوكوريس ، طبيب الفطريات الذي يدرس بيولوجيا الخلية في جامعة فو في أمستردام ولم يشارك في الدراسة الجديدة: “بالنسبة لي ، هذا يعني أن الكائنات الحية تريد أن تعيش معًا بالفعل ، والتعايش هو القاعدة”. “هذا أخبار كبيرة كبيرة بالنسبة لي ولهذا العالم.”

تكشف المحاولات المبكرة التي سقطت قصيرة أن معظم شؤون الحب الخلوية غير ناجحة. ولكن من خلال فهم كيف ولماذا ومتى تقبل الكائنات الحية ، يمكن للباحثين فهم اللحظات الرئيسية بشكل أفضل في التطور ، وأيضًا تطوير الخلايا الاصطناعية المصممة مع الإندوسميدات ذات القوى العظمى.

اختراق جدار الخلية

جوليا فورهولت ، عالم الأحياء المجهرية في المعهد السويسري للتكنولوجيا زيوريخ في سويسرا ، في حيرة منذ فترة طويلة حول ظروف داء الإندوسموسي. نظري الباحثون في هذا المجال أنه بمجرد أن تتسلل البكتيريا إلى خلية مضيفة ، تتأرجح العلاقة بين العدوى والوئام. إذا تتكاثر البكتيريا بسرعة كبيرة ، فإنها تخاطر باستنفاد موارد المضيف وتؤدي إلى استجابة مناعية ، مما يؤدي إلى وفاة الضيف أو المضيف أو كليهما. إذا استنساخ ببطء شديد ، فلن ينشأ نفسه في الخلية. في حالات نادرة فقط ، اعتقدوا ، هل تحقق البكتيريا معدل تناسلي من Goldilocks. بعد ذلك ، لتصبح الإندوسيموت الحقيقية ، يجب أن يتسلل إلى الدورة الإنجابية لمضيفه لتجول في الجيل القادم. أخيرًا ، يجب أن يتحول جينوم المضيف في النهاية لاستيعاب البكتيريا – مما يمنح الاثنين للتطور كوحدة.

“لقد أصبحوا مدمنين على بعضهم البعض” ، قال فورولت.