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微生物學 細胞核的演化簡述

時間:2009-12-27 13:44來源:藥學職稱考試 作者:lengke 點擊:
  

  細胞核是真核細胞的主要結構,也因此有許多關于演化起源的推測。有四種主要理論可解釋細胞核的存在,而這些理論皆尚未受到廣泛支持。

  “共營模型”(syntrophic model)認為,古菌與細菌的共生,導致了含細胞核的真核細胞誕生。類似于現(xiàn)代產(chǎn)甲烷古菌的某些古代古菌,侵入并生活在類似于現(xiàn)代粘細菌的細菌體內(nèi),形成了早期的細胞核。此理論類似于原始真核生物與好氧細菌的內(nèi)共生關系,也就是解釋粒線體與葉綠體起源的理論。古菌與真核生物在特定蛋白質(zhì),如組織蛋白基因的相似性,支持了以古菌為基礎的細胞核起源理論。觀察顯示黏細菌可自行運動,并形成多細胞復合體,也擁有與真核生物相似的激酶與G蛋白,此現(xiàn)象支持了真核細胞起源于細菌的說法。

  第二種模型認為,原始的真核細胞是在未發(fā)生內(nèi)共生的狀況下,自細菌演化而來。此理論的基礎在于現(xiàn)代浮霉細菌擁有包含原始核孔與其他分隔模構造的核狀結構。另一項類似說法指出,一種稱為慢性細胞(chronocyte)的類真核細胞,首先演化成型,并將古菌與細菌吞噬到體內(nèi),使細胞核與真核細胞形成。

  還有一項較具爭議性的模型,稱為“病毒性真核生物起源”(viral eukaryogenesis),此模型認為病毒感染了原核生物,導致膜結合細胞核與其他真核生物特征的成型。這種理論的基礎在于真核生物與病毒間的某些相似性,如線性DNA、mRNA的加帽作用,以及蛋白質(zhì)的緊密結合(病毒的外套膜相當于真核生物的組織蛋白)。理論的其中一個版本認為,吞噬作用形成了早期的細胞“掠食者”,并因此演化出細胞核。也有理論認為真核生物起源于受到痘病毒感染的古菌;因為觀察顯示,現(xiàn)代痘病毒與真核生物的DNA聚合酶具相似性。此外,病毒性真核生物起源假說,也可與部分性別相關演化問題有關。

  一項近期研究顯示,傳統(tǒng)上類似于內(nèi)共生學說的觀點,不足以有效地解釋真核生物細胞核的起源。新模型稱作“外膜假說”(exomembrane hypothesis),認為細胞核是起源自演化出第二層外細胞膜的早期細胞;其靠近內(nèi)部的膜轉(zhuǎn)變成為細胞核膜,并逐漸演化出復雜的核孔結構,以幫助如核糖體單元等內(nèi)部核成的物質(zhì)送出核外。

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