Kaj je omogočilo razvoj bakterij v višje organizme?

V zadnji milijardi let so se nato razvila vsa druga živa bitja, od enostavnih enoceličnih organizmov, kot so praživali in kvasovke, do rastlin in živali v vsej raznolikosti, ki jo poznamo. Pogosto se poraja vprašanje, zakaj so se večcelični organizmi razvili šele po treh milijardah let obstoja bakterij in nenazadnje, zakaj je do takšnega dogodka prišlo samo enkrat, saj bi se, vsaj teoretično, razvoj višje razvitih večceličnih bitij lahko začel večkrat med evolucijo.

Najnovejša raziskava Williama Martina z univerze v Düsseldorfu in Nicka Lana z University collegea v Londonu, objavljena v reviji Nature, pa je s pomočjo računalniških simulacij in matematičnega modeliranja nakazala, kaj bi lahko bil vzrok, da se je ta edinstveni dogodek zgodil samo enkrat med evolucijo. Bakterije so zelo majhne celice, precej manjše od celic v človeškem ali živalskem telesu, njihovo delovanje je veliko manj zapleteno kot delovanje človeške, rastlinske ali živalske celice. Zato potrebujejo za svoje delovanje tudi precej manj genov, kot jih vsebujejo naše celice. Manjše celice pa seveda potrebujejo manj energije, povsem enako kot večji in težji avtomobil z več dodatne opreme porabi več goriva kot majhen, lahek avto. Po zadnjih ugotovitvah je verjetno prav potreba po energiji ključni dejavnik, ki bi lahko omogočil ali preprečil razvoj bolj razvitih, večceličnih organizmov.

Matematično modeliranje je namreč pokazalo, da bakterija, ki bi jo povečali na velikost običajne človeške celice, ne bi mogla več pridobivati dovolj energije za svoje delovanje. Toda od kod potem dobijo energijo bolj razvite celice? V naših in drugih celicah (razen bakterijskih) imamo majhne tovarne energije, imenovane mitohondriji. Mitohondriji so majhne celične strukture, ki jih najdemo v vseh celicah višje razvitih organizmov, od praživali in kvasovk do rastlin in človeka, njihova edina naloga pa je proizvajanje velikih količin energije, ki omogoča velikim celicam normalno delovanje. So torej nekakšne celične elektrarne, ki proizvajajo vso potrebno energijo za življenje naših celic. Mitohondriji so (zelo verjetno) ostanki nekakšnih primitivnih bakterij, ki so se naselile v celice naših prednikov, najbrž najprej kot nekakšni zajedavci, kasneje pa so se celice prilagodile druga drugi, in danes so mitohondriji nepogrešljiv del naših celic, motnje v delovanju teh celičnih tovarn pa imajo zanje hude posledice, pogosto celo smrt.

Do zdaj je bilo splošno mišljenje, da so se mitohondriji priključili našim celicam nekoč med evolucijo, povsem naključno. Najnovejša raziskava, ki kaže, da velike bakterije ne bi mogle proizvajati dovolj energije na načine, ki jih uporabljajo bakterije, pa nakazuje, da je bila verjetno prav združitev mitohondrijev z nekimi prabakterijami tisti pomembni in edinstveni dogodek, ki je omogočil razvoj življenja, kot ga poznamo danes. To seveda pojasni, zakaj so se začeli bolj zapleteni organizmi razvijati iz bakterij šele po treh milijardah let in tudi, zakaj se je to zgodilo samo enkrat, saj je združevanje celic zelo redek pojav, tak način združevanja, od katerega bi imeli dve celici korist, pa še posebno.

Novo spoznanje ima pomembne posledice tudi za razmišljanje o morebitnem življenju na drugih planetih, saj pomeni, da bi se na planetu nekje v vesolju, kjer bi bile razmere podobne kot na Zemlji, zagotovo lahko razvile bakterije. Večje vprašanje je, ali bi se razvila višja bitja, saj bi se tudi na tistem planetu moral zgoditi podoben redek dogodek (ki se je na Zemlji enkrat v štirih milijardah let), ki bi celicam omogočal nove načine pridobivanja energije.