Endosymbioosi johtuu geneettisestä rappeutumisesta

Oikaistaanpa jälleen evoluutiouskovaisten harhakäsityksiä. Tässä kovaa tiedettä:

Endosymbioosia on perinteisesti pidetty yhtenä evoluution voimannäytteenä: kahden eri eliön yhteiselon tuloksena on syntynyt uusia elimiä ja uusia toimintakykyisiä kokonaisuuksia, kuten mitokondriot ja kloroplastit. Tämän näkemyksen mukaan solunsisäiset symbiontit ovat kehittyneet vapaasti elävistä bakteereista, jotka ovat asteittain integroituneet isäntäsolun rakenteisiin.

Tämä tulkinta kuitenkin unohtaa keskeisen biologisen havainnon: endosymbioosiin liittyy lähes aina merkittävä biologisen informaation menetys. Geneettinen rappeutuminen pakottaa eliöt turvautumaan muiden eliöiden toimintoihin ja resursseihin. Tässä artikkelissa esitämme, että endosymbioosi ei ole edistystä, vaan degeneratiivisen muutoksen seurausta – ja siten sopii huonosti darwinistisen evoluution vaatimaan uusien rakenteiden ja tietosisältöjen syntyyn.

Geneettinen rappeutuminen luo riippuvuuksia

Useat endosymbioositapaukset osoittavat selvästi, että kyseinen yhteiselo on seurausta informaation menetyksestä, ei uuden syntymisestä. Alla esitellään tunnettuja biologisia järjestelmiä, joissa tämä on nähtävissä.

1. Buchnera aphidicola – aminohappotehtaan vangittu isäntä

Kirvojen suolistossa elävä bakteeri Buchnera aphidicola on klassinen esimerkki pakollisesta endosymbioosista. Tämä bakteeri tuottaa kirvalle välttämättömiä aminohappoja, joita isäntä ei saa ravinnostaan. Vastineeksi bakteeri saa suojan ja ravinteet. Mutta mitä tapahtui Buchneran itsenäiselle elämälle?

Sen genomi on kutistunut dramaattisesti (vain ~600 000 emäsparia) ja suuri osa sen alkuperäisistä geeneistä on kadonnut. Se ei kykene elämään solun ulkopuolella, eikä pysty korjaamaan DNA-vaurioitaan tehokkaasti. Tämä osoittaa, että kyseessä ei ole uudenlaisen eliön synty, vaan massiivinen geneettinen romahdus.

“The genome of Buchnera is a clear case of degenerative evolution.”
– Moran & Wernegreen, PNAS (2000)

2. Pelagibacter ubique – meriympäristön minimalistinen selviytyjä

Maailman yleisin meribakteeri, Pelagibacter ubique, elää ravinteiden niukkuuden keskellä. Se on menettänyt suuren osan aineenvaihduntaansa ja ei kykene itse tuottamaan tiamiinia (B1-vitamiinia) – välttämätöntä elintoimintojen kannalta. Se on täysin riippuvainen toisten planktonien tuottamista molekyyleistä.

Tämä kertoo sopeutumisesta informaation menetyksen kautta, ei uuden monimutkaisuuden syntymisestä.

3. Tremblaya princeps ja kolmoisendosymbioosi

Eräs hämmästyttävimmistä esimerkeistä geneettisestä rappeutumisesta on havaittu kirvapistiäisissä, joiden soluissa elää bakteeri Tremblaya princeps. Tämä bakteeri sisältää toisen bakteerin (Moranella endobia), joka hoitaa Tremblayan proteiinisynteesin ja monet muut elintärkeät toiminnot. Tremblaya ei kykene yksinään edes tulkitsemaan perimäänsä.

Tämä järjestelmä ei edusta edistystä vaan absoluuttista riippuvuutta, joka on syntynyt useiden toiminnallisten tasojen rappeutuessa.

4. Amoebat ja sisäiset bakteerisymbiontit

Useat amebat, kuten Acanthamoeba, elävät symbioosissa bakteerien kuten Chlamydia tai Legionella-sukujen kanssa. Näissä tapauksissa isäntäeliöt ovat menettäneet kyvyn tuottaa tiettyjä rasvahappoja tai muita molekyylejä ja ovat siksi täysin riippuvaisia sisäisistä bakteereista.

Tutkimuksissa on osoitettu, että ilman symbionttibakteereita isäntäsolut menettävät elinkykyisyytensä. Tämä viittaa siihen, että alkuperäiseltä isännältä on kadonnut geneettistä materiaalia ja siihen liittyvää toiminnallisuutta – kyse ei ole uudesta kyvystä vaan toimintojen ulkoistamisesta symbiontille.

“Genome reduction is a hallmark of obligate symbiosis.”
– McCutcheon & Moran, Nature Reviews Microbiology (2012)

Johtopäätös
Endosymbioosi ei ole todiste uusien rakenteiden synnystä, vaan esimerkki siitä, mitä tapahtuu, kun eliö menettää geneettistä informaatiota. Rappeutumisen seurauksena eliöistä tulee toisistaan riippuvaisia – ei siksi, että se olisi hyödyllinen uusi innovaatio, vaan siksi, että se on ainoa tapa selviytyä menetetyn toiminnan jälkeen.

Tämä näkökulma haastaa vallitsevan darwinistisen mallin, joka nojaa uusien geneettisten toimintojen syntyyn. Endosymbioosi näyttää päinvastoin olevan kokoelma degeneratiivisia mutta suunniteltuja ratkaisuja, ei innovatiivisia kehitysaskeleita.

Lähteet
Moran NA, Wernegreen JJ. PNAS, 2000.

Giovannoni SJ et al. Science, 2005.

López-Madrigal S et al. Genome Biol Evol, 2011.

Andersson SG et al. Nature, 1998.

Martin W et al. Nature, 1998.

McCutcheon JP, Moran NA. Nat Rev Microbiol, 2012.