Předpokládaný vznik lidské buňky

Předpokládá se, že všechny v současnosti známé buňky se vyvinuly ze společného předka, tedy buňky, která žila asi před 3,5–3,8 miliardami lety. Před více než 3,5 miliardami let se na Zemi objevily první jednoduché formy života, pravděpodobně v podobě prokaryotických buněk (bakterií a archeí). Tyto buňky byly jednobuněčné a neměly jádro.

Informace o vzniku eukaryotických buněk ze kterých jsme my lidi složeni a tzv. endosymbiotické teorii pocházejí z dlouhodobého výzkumu evoluční biologie, paleobiologie a genetiky.

Mezi hlavní zdroje těchto poznatků patří

• Lynn Margulisová a endosymbiotická teorie – Americká bioložka, která v 60. letech 20. století popularizovala myšlenku, že mitochondrie a chloroplasty pocházejí z kdysi samostatných bakterií.

• Molekulární analýzy a genetika – Sekvenování DNA mitochondrií a chloroplastů ukázalo jejich blízkou příbuznost s některými volně žijícími bakteriemi (např. mitochondrie s alfa-proteobakteriemi, chloroplasty s cyanobakteriemi)

• Fosilní důkazy eukaryotických buněk – Nejstarší známé eukaryotické fosilie pocházejí z období před 1,6–2,1 miliardami let.

Při hledání původu buněk si koncem 19. a v první polovině 20. století badatelé začali všímat, že mitochondrie nejsou jen tak obyčejné organely, ale že v sobě možná skrývají mnohem více tajemství a souvisí se vznikem lidské buňky tak, jak ji známe dnes.

Mitochondrie tvoří nedílnou součást buněk u naprosté většiny eukaryotických organismů, ať už se jedná o eukaryota jednobuněčná, či mnohobuněčná. Mitochondrie jsou často nazývány jako továrny energie pro buňky, protože v nich dochází k syntéze ATP (buněčné energetické jednotce). Chloroplasty jsou organely, v nichž probíhá fotosyntéza, a najdeme je v buňkách většiny rostlin, ale též některých dalších fotosyntetizujících eukaryot.

Při zkoumání těchto dvou organel se již tehdy objevily názory, že mitochondrie nejsou obyčejné organely, ale že se do jisté míry jedná o autonomní součást eukaryotických buněk, která vznikla symbiózou s jinými, původně volně žijícími prokaryotickými organismy – pravděpodobně bakteriemi (prokaryotická buňka je mnohem menší i jednodušší než eukaryotická).

V šedesátých letech minulého století začala americká bioložka Lynn Margulisová rozvíjet hypotézu, že jak mitochondrie, tak chloroplasty (a možná i další části eukaryotické buňky) vznikly splynutím původní buňky s prokaryotickými organismy. Molekulárně-biologické přístupy začaly postupně stále jasněji ukazovat, že tato tzv. endosymbiotická teorie by mohla být přece jen správná a že přinejmenším mitochondrie a chloroplasty (u rostlin) skutečně vznikly z původně volně žijících bakterií.

Přibližně před 1,5 miliardami let se vyvinuly první mnohobuněčné organismy, což vedlo k rozvoji různých typů buněk, které se specializovaly na různé funkce. Tato specializace umožnila vznik složitějších struktur a organismů. S postupem času se mnohobuněčné organismy diverzifikovaly do různých skupin, včetně živočichů. Lidé patří do skupiny primátů, která se vyvinula z předků, kteří žili před přibližně 60 miliony lety.

Endosymbiotická teorie tedy říká, že první eukaryotická buňka vznikla spojením několika původně samostatných prokaryotických organismů.

Hlavní kroky tohoto procesu zahrnovaly:

• Pohlcení bakterie s dýchacím řetězcem – Praeukaryotická buňka (pravděpodobně archaebakterie) pohltila proteobakterii, která se časem přeměnila na mitochondrii. To umožnilo buňce efektivněji získávat energii.

• Vznik jádra – Membrána kolem DNA se pravděpodobně vytvořila zanořením a oddělením buněčné membrány, což vedlo k oddělení genetického materiálu od zbytku buňky.

• Další endosymbiózy – U rostlinných buněk později došlo k podobnému procesu, kdy byla pohlcena fotosyntetická cyanobakterie, která se přeměnila na chloroplast.

Jak to souvisí s lidskými buňkami? Lidské buňky jsou specializované eukaryotické buňky, které si tyto klíčové organely zachovaly. Každá buňka v našem těle obsahuje mitochondrie, což je přímý důkaz endosymbiotické minulosti. Bez tohoto evolučního kroku by komplexní mnohobuněčný život – včetně lidí – nikdy nevznikl. Celkově tedy vznik “první lidské buňky” stojí na miliardách let evolučních procesů, které začaly hluboko v minulosti s prvními eukaryoty.