Метаболизм — не ограничивающий фактор в прокариотическом эндосимбиозе

Эукариогенез — процесс возникновения эукариот — остаётся одной из великих загадок биологии. Считается, что эукариоты образовались в результате слияния двух прокариот — бактерии и археи, где бактерия стала жить внутри клетки археи. Этот эндосимбиоз привёл к появлению всего разнообразия эукариот, включая сложные формы жизни. Однако в природе эндосимбиозы среди прокариот встречаются крайне редко.

Исследователи из Университета Умео и Института Санта-Фе использовали три крупные базы данных с моделями полных геномов прокариот, чтобы проверить три эволюционных стадии, которые могут ограничивать эндосимбиоз: жизнеспособность, устойчивость и эволюционируемость.

Ключевые результаты:

• Жизнеспособность: Более половины смоделированных метаболических сетей в эндосимбиозе оказались жизнеспособными. Эндосимбионту относительно легко получить необходимые ресурсы из клетки-хозяина.
• Устойчивость и эволюционируемость: Большинство пар в эндосимбиозе были менее приспособлены и менее способны к адаптации, чем их предки-одиночные организмы. Это означает, что у них ниже потенциал для диверсификации и распространения.
• Преимущество в дефиците: Многие смоделированные пары получали преимущество, когда ресурсы в окружающей среде становились скудными.

Вывод: Совместимость метаболических сетей, вероятно, не является основным ограничивающим фактором для прокариотического эндосимбиоза. Основная сложность, по-видимому, заключается в том, что такие пары менее конкурентоспособны и менее способны к эволюции по сравнению с их предшественниками, что может объяснять редкость этого явления в природе.

Исследование подчёркивает необходимость количественной оценки различных теорий эукариогенеза для понимания эволюции жизни на Земле и возможностей её создания в лаборатории.