Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris sejtbiológia

Sass Miklós, †Laskay Gábor (2013)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

1. fejezet - A sejtek információhordozó rendszereinek evolúciója (Laskay Gábor)

1. fejezet - A sejtek információhordozó rendszereinek evolúciója (Laskay Gábor)

Az első sejtek kialakulása

Geológiai bizonyítékok arról tanúskodnak, hogy az első élő sejtek mintegy 3,8 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg a Földön. Az egyik legfontosabb geológiai bizonyíték az ún. 13C/12C arány. Közismert, hogy a szénatom 12-es tömegszámú (atommagjában 6 proton mellett 6 neutron található), de van két nagyobb tömegszámú izotópja, a 13C és a 14C, melyekben a neutronok száma 7, illetve 8. Utóbbi radioaktív, tehát bomlik, bomlásának felezési ideje 5570 év, ami túl rövid ahhoz, hogy a földtörténet távoli történéseinek rekonstruálásához segítségünkre lehetne. A 13C viszont stabil izotóp, azaz nem bomlik a 12C-hez hasonlóan, mennyisége 1,11%-át alkotja a Föld és a légkör szénkészletének. Elvileg tehát a 13C az élőlényeket felépítő szénvegyületeknek is 1,11%-át alkotja. Kiderült azonban, hogy a fotoszintetizáló sejtek előnyben részesítik a légköri CO2-ból a 12C izotópot, mert alacsonyabb tömegszáma miatt magasabb a vibrációs energiája, tehát kevesebb aktivációs energia szükséges ahhoz, hogy az atomot vegyületekbe lehessen építeni. A 12C izotópot az enzimek (pl. RUBISCO) gyorsabban beépítik szénvegyületekbe, tehát azokban a 13C aránya alacsonyabb, a 12C aránya pedig magasabb lesz. Az elpusztult élőlények a földbe temetve magukkal viszik a rájuk jellemző 13C/12C arányt, amit szén-ujjlenyomatnak (carbon – fingerprint) is neveznek a geológusok. Mojzsis és kutatócsoportja olyan izlandi kőzetminták szén-ujjlenyomatát vizsgálta meg, amelyek korát geológiai kormeghatározó módszerek 3,8-3,9 milliárd évesnek állapították meg. Legnagyobb megdöbbenésükre, a szén-berakódásokban a 12C izotóp 3%-kal magasabb jelenlétét mutatták ki. Felfedezésük, amit a Nature-ben közöltek le 1996-ban, az élet egyik legkorábbi bizonyítéka a Földön.

Az első sejtek korai megjelenésének másik fontos bizonyítékai a fosszilis sztromatolitok. A sztromatolitok cianobaktériumok, azaz fotoszintetizáló prokarióták által létrehozott üledékszerkezetek. A földi élet egyik legkorábbi (3,5 milliárd éves) bizonyítékai prokambiumi kőzetekből kerültek elő Dél-Afrikában és Nyugat-Ausztráliában. A nyugat-ausztráliai 3,46 milliárd éves tengeri kőzetekből jó megtartású cianobaktériumokat izoláltak, így elmondható, hogy az első élő sejtek fosszíliái mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőttről maradtak fenn.