Amerikanska forskare har kopierat ett viktigt språng i evolutionshistorien – bildningen av cellernas inre kraftverk, mitokondrierna.
Dessa kraftverk befinner sig utanför cellkärnan, omges av ett membran och innehåller sitt eget dna. Det gör att de liknar små, självständiga organismer – vilket de troligen också en gång var.
Samarbete skapade nya livsformer
Biologerna har en hypotes om att mitokondriernas föregångare var bakterier som fångades in av andra celler för cirka 1,5 miljarder år sedan då det bara fanns encelligt liv på jorden.
De båda mikroorganismerna smälte samman och påbörjade ett samarbete som skulle få enorm betydelse för evolutionens förlopp. Det ledde nämligen fram till de så kallade eukaryota cellerna, som alla flercelliga livsformer är uppbyggda av.
Forskarna fick insprutade colibakterier att fungera som mitokondrier i jästceller i över 40 generationer. Pilen pekar på colibakterier (lila) i en jästcell.
Forskare vid Scripps Research Institute i Kalifornien, USA, har nu efterliknat processen genom att föra in colibakterier i jästceller och manipulera en rad av båda parternas gener så att de blev beroende av varandra.
Jästcellerna förlorade förmågan att bilda energimolekylen ATP vilket gjorde att de behövde bakteriernas energiförsörjning, medan bakterierna blev oförmögna att producera B-vitaminer och i stället blev beroende av att få
vitaminerna levererade från sin värdcell.
Så skapade forskarna energi i cellerna:
1. Bakterie berövas sitt B-vitamin
En colibakterie (röd) genmodifieras till att inte kunna producera B-vitaminer och tillförs skyddande proteiner i cellmembranet.
2. Jästcell saknar energi
En jästcell (stor blå) manipuleras så att dess mitokondrier (liten blå med kryss) sätts ur spel. Cellen kan därför inte producera den nödvändiga energin.
3. Fiender blir vänner
Forskarna sätter in colibakterien i jästcellen. Normalt skulle cellen bryta ned bakterien men bakteriens skyddande proteiner förhindrar att den äts upp.
4. Bakterie förser jästcell med energi
Colibakterien och jästcellen ingår ett samarbete där jästcellen får energi från bakterien i form av ATP-molekyler (små röda kulor).
5. Gærcelle forsyner bakterie med vitaminer
Gærcellen og colibakteriens samarbejde betyder også, at bakterien får de B-vitaminer, den ikke selv kan danne (små blå kugler).
6. Symbiosen går i arv
Bakterie och jästcell kan inte undvara varandra och fungerar nu som en organism. Symbiosen mellan dem lämnas vidare när cellen delar sig och bildar nya generationer.
Våra celler var försvagade bakterier
Experimentet lyckades och organismerna ingick nu i den symbios som fungerar i våra celler i dag. När cellerna delade sig fördes samarbetet i cellen vidare till 40 kommande generationer.
Experimentet visar att föregångarna till våra egna celler kan vara försvagade bakterier och primitiva celler, som inledde ett samarbete för 1,5 miljarder år sedan.
