Kényszerű megoldásként alakult ki a sejtmag

A közelmúltban új elmélet látott napvilágot a sejtmag eredetéről. Eszerint a genetikai állományt védő sejtalkotó megjelenése kényszerű megoldás volt az ősi sejtek világában bekövetkezett problémára.

Az intronoknak több fajtáját különböztethetjük meg. Vannak olyanok, amelyek enzimatikus aktivitással is rendelkeznek, azaz fehérjék jelenlétének hiányában is képesek a splicing elvégzésére. Ezek közé az "önszerkesztő" intronok közé tartoznak a II. típusú intronok. Cech¹³ szerint belőlük alakultak ki az eukarióták intronjai és az úgynevezett kis nukleáris RNS-ek (snRNS-ek); utóbbiak az intronok kivágódását és az exonok összekapcsolódását katalizálják a fehérje képződésének előkészítése folyamán. Cavalier-Smith¹⁴ továbbfejlesztett elmélete alapján a II. típusú intronok az ún. endoszimbiózis (lásd később) révén tudták elárasztani az intronszegény őseukarióta örökítőanyag-állományt.

Az endoszimbiózis azt jelenti, hogy egy organizmus egy másik számára - noha annak függetlensége árán - fennmaradási lehetőséget biztosít saját szervezetén belül, amely cserébe valamilyen módon segíti a gazdaszervezet működését. A legtöbb kutató az endoszimbionta elmélettel magyarázza az eukarióták kialakulását: igen leegyszerűsítve ez azt jelenti, hogy egy őseukarióta sejt "befogadott" olyan ősi prokariótákat, amelyekből aztán a különféle eukarióta sejtszervecskék jöttek létre. A klasszikus példa a minden eukarióta sejtben jelenlévő ún. mitokondrium, amely az eukarióta sejt energiatermelő sejtszervecskéje, és korábban önálló baktérium lehetett (ennek egyik bizonyítéka, hogy saját genetikai állománya van, az evolúciós kutatásokban az utóbbi időben előszeretettel használt mitokondriális DNS (mtDNS).

Feltevések szerint az alfa-proteobaktérium-eredetű mitokondrium lehet a felelős a II. típusú intronok eukarióta genomba történő "beözönléséért"^14,16-24. A fenti állítást alátámasztaná, ha megtalálnák ezeket az intronokat a máig szabadon élő alfa-proteobaktériumokban.

Az eddigiek összegzésével a kutatók az alábbi konzekvenciát vonták le. A splicing folyamatát irányító sejtbéli apparátus, az úgynevezett spliceosoma - amely spliceosomális intronokból, snRNS-ekből és járulékos fehérjékből áll - az eukarióták körében univerzális²⁷ kell, hogy legyen. Az eukarióta intronok és snRNS-ek valószínűleg a II. típusú intronokból alakultak ki, amelyek a mitokondriumból erednek^16,18,28, és feltehetően egyidősek magukkal a valódi eukariótákkal^25,26. A spliceosoma alighanem az eukarióta leszármazási vonal közös ősében bukkant fel²⁷, amelyben - mindezek alapján - a mitokondriumnak is jelen kellett lennie^20,23,24. Az intronok bekerülése és szétterjedése az őseukarióta sejt génállományába az evolúciós idő egy szűk tartományában következhetett be: a mitokondrium "meghódítása" után, de a főbb eukarióta leszármazási vonalak szétválása előtt.

Tény, hogy azok a szervezetek, amelyek rendelkeznek mitokondriummal, intronokat is tartalmaznak. Ezek a szervezetek azonban kivétel nélkül valódi sejtmaggal is bírnak. A sejtmag burkát egy pórusokkal áttört kettős sejthártya- (membrán-) rendszer képezi, ami folyamatos összeköttetésben áll az ún. endoplazmatikus retikulummal (ER), vagyis a sejt egyik fő, fehérjéket képző és átalakító sejtalkotójával. A pórusokat alkotó fehérjekomplexek vizsgálata archea- és eubakteriális sajátságokat is mutat. Ez, illetve egy-két eukarióta újítás arra enged következtetni, hogy a sejtmag egy olyan sejtben alakult ki, ami már tartalmazott egy mitokondriális endoszimbiontát²⁹. A sejtmagvacskában (sejtmagon belüli, sötéten festődő régió) is találhatók olyan fehérjék, amelyek eredete szintén a két prokarióta birodalomra utal, ami tehát megerősíti a mitokondrium megléte utáni kialakulás valószínűségét³¹. Bizonyos gének vizsgálata továbbá azt sugallja, hogy az ER a sejtmagnál korábban alakult ki²⁹ (ahogyan ezt a modern sejtciklus is tükrözi³⁰).