Endogenosymbioza

Endogenosymbioza to proces ewolucyjny , zaproponowany przez biologa ewolucyjnego i środowiskowego Roberto Cazzollę Gattiego , w którym „nosiciele genów” ( wirusy , retrowirusy i bakteriofagi ) oraz symbiotyczne komórki prokariotyczne ( bakterie lub archeony ) mogą dzielić części lub całość swoich genomów w endogennym symbiotyczne relacje z gospodarzami.

Kontekst

Powiązany proces symbiogenezy lub endosymbiozy został zaproponowany przez Lynn Margulis w 1967 roku. Twierdziła, że ​​​​wewnętrzna symbioza organizmów podobnych do bakterii utworzyła organelle, takie jak chloroplasty i mitochondria . Zasugerowała, że ​​to stworzyło eukarionty , a tym samym napędzało ekspansję życia na Ziemi. Argumentowała, że ​​ten proces symbiotycznej współpracy przebiegał równolegle z klasycznym darwinowskim cyklem mutacji , doboru naturalnego i adaptacji .

Genetyczna symbioza pasożytów

Dr Roberto Cazzolla Gatti, profesor nadzwyczajny na Tomskim Uniwersytecie Państwowym (Rosja), argumentował w swojej hipotezie, że „główna prawdopodobna przyczyna ewolucji rozmnażania płciowego, pasożytnictwo , również reprezentuje pochodzenie różnorodności biologicznej”. Innymi słowy, teoria ta sugeruje, że rozmnażanie płciowe działa jako konserwatywny system zapobiegający włączaniu nowych odmian genetycznych do DNA komórek (wspierany przez systemy naprawy DNA), a zamiast tego ewolucja gatunku może mieć miejsce tylko wtedy, gdy ten system konserwujący nie przeciwstawia się włączeniu do genomu gospodarza heksogenowych części DNA (i RNA) pochodzących z obowiązkowych elementów „pasożytniczych” (wirusów i fagów), które ustanawiają symbiozę ze swoimi gospodarzami. „Jako dwie równoległe linie ewolucyjne – napisał Cazzolla Gatti w swoim oryginalnym artykule – rozmnażanie płciowe wydaje się zachowywać to, co endogenosymbioza przesuwa w celu zróżnicowania. Zgodnie z poprzednim procesem gatunki mogą powoli i w nieskończoność przystosowywać się do czynników zewnętrznych, dostosowując się, ale nie” „tworzenie" nowości. Ten ostatni proces prowadzi natomiast do specjacji w wyniku nagłych zmian w sekwencjach genów. Nie tylko organelle mogą być symbiotyczne z innymi komórkami, jak sugerowała Lynn Margulis, ale całe fragmenty materiału genetycznego pochodzące od symbiotycznych pasożytów mogą być zawarte w DNA gospodarza, zmieniając ekspresję genów i zajmując się procesem specjacji”.

Pomysł ten rzuca wyzwanie kanonicznym modelom doboru naturalnego opartym na stopniowości wzorca mutacji-adaptacji, zapewniając większe wsparcie dla teorii przerywanej równowagi zaproponowanej przez Stephena Jaya Goulda i Nilesa Eldredge'a .

Dowód

Dwa niezależne badania potwierdzają tę hipotezę. Jamie E. Henzy i Welkin E. Johnson wykazali, że złożona historia ewolucyjna rodziny genów przeciwwirusowych IFIT (białka indukowane interferonem z powtórzeniami tetratrikopeptydowymi) została ukształtowana przez ciągłe interakcje między ssakami- gospodarzami a ich wieloma wirusami.

David Enard i współpracownicy oszacowali, że wirusy spowodowały blisko 30% wszystkich adaptacyjnych zmian aminokwasowych w części ludzkiego proteomu zachowanej u ssaków. Ich wyniki sugerują, że wirusy są jednym z najbardziej dominujących czynników napędzających zmiany ewolucyjne w proteomach ssaków i ludzi.

Wcześniej szacowano, że około 7–8% całego ludzkiego genomu zawiera około 100 000 fragmentów DNA pochodzących z endogennych retrowirusów . To może być niedoszacowanie.

W 2016 roku biolodzy Sarah R. Bordestein i Seth R. Bordestein poinformowali, że geny są często przenoszone między żywicielami a pasożytami. Geny eukariotyczne są często kooptowane przez wirusy, a geny bakteryjne są powszechnie spotykane u bakteriofagów . Obecność bakteriofagów w bakteriach symbiotycznych, które obowiązkowo rezydują u eukariontów, może sprzyjać transferom eukariotycznego DNA do bakteriofagów.