organisme procariote si eucariote

Majoritatea autorilor considera ca organismele actuale provin din acelasi tip de protocelule, dar important este ca distanta care exista la nivel structural intre microorganismele procariote si cele aucariote (de exemplu drojdiile, Neurospora, Aspergillus) este mai mare decat cea existenta intre celulele celor mai indepartate clase de eucariote, cu toate ca la nivelul celulei procariote mecanismelor de control genetic sunt tot atat de perfectionate ca si la nivelul celulei eucariote. Cu toate criticile ce i-au fos aduse de Raff si Mahler (1972) (The non-symbiotic origin of mitochondria, Science, 1972, dintre ipotezele care incearca sa elucideze enigma saltului calitativ de la procariota ancestrala (anaeroba) la eucariota (aeroba), cea mai bine argumentata este ipoteza originii endosimbiotice a celuleor eucariote, desi, precum s-a remarcat  nu descifreaza caile pe care s-a realizat organizarea acelui spatiu genetic specific al celulei eucariote care este nucleul (L. Gavrila).

 Potrivit acestei ipoteze, marele hiatus evolutiv, structural si functional dintre procariote si eucariote se explica printr-o serie succesiva de endosimbioze, eucariotele provenind prin endosimbioze din trei ancestori procariotici pentru animale si din patru pentru vegetale. Inca in 1920, J. E. Wallin, bazandu-se pe un studiu microscopic publicat in cartea sa, Simbioticism and origin of Species, considera mitocondriile ca fiind niste bacterii care traiesc in simbioza cu celulele normale. Probe certe de microscopie electronica si de biochimie confirma ca mitocondria poarta pecetea bacteriei (Fr. Jacob, 1972). Initial procariota aeroba de tip bacterian, protomitocondria (evoluand ulterior ca mitocondrie) a fost ingerata (incorporata) de o procariota heterotrofa anaeroba (ancestrala) rezultand, prin endosimbioza, amibele primitive. Acestea, la randul lor, au incorporat un procariot flagelat primitiv (mai precis, blefaroplastul sau cinetozomul, corpusculul bazat al flagelului, respectiv al cilului) si au devenit amibe flagelate primitive, dotate cu mobilitate in cautarea hranei, din care, apoi, s-au diferentiat protozoarele si ciupercile, viata evoluand in doua regnuri distincte: animal si vegetal. Potrivit ipotezei citate, pentru saltul materiei vii la marea categorie sistematica a plantelor a fost necesara in prealabil o a patra cooptare endosimbiotica, a unei alge albastre-verzi (protoplastida devenita ulterior cloroplast) pentru realizarea fotosintezei aerobe (mecanismul autotrof actual) (L. Sagan, 1967; L. Margulis, 1970, 1971; M. K. Nass, 1971). Potrivit datelor actuale, mitocondriile cloroplastele poseda fiecare o secventa nucleica proprie. Electronooptic, aceste secvente apar ca informatii circulare dovedind o asemanare frapanta cu nucleoplasma procariotelor (alge albastre, bacterii). In aceste organite citoplasmatice (care, dealtfel, si-au conservat amprenta ancestrala, o independenta relativa, inclusiv capacitatea proprie de multiplicare) sinteza proteinelor se realizeaza pe ribozomi de tip procariot.

Este important sa mentionam ca secventa nucleica mitocondriala (dubla spirala circulara specifica, Edelman si colab., 1965; Hageman, 1968), insumand careva sute de gene, masoara la diverse specii (gaina, soarece, sobolan, cobai, vaca) o dimensiune liniara constanta de 5-5,5  (Koch si Stokstad, 1967; Clayton si colab., 1968; Raibinovitz, 1968; Swift si Wolstenholme, 1969; Wolstenholme si colab, 1971). Totodata, purtatorii de electroni din mitocondriile intacte sunt identici si in aceleasi raporturi molare la toate speciile, indiferent de treapta pe care acestea se afla in filogeneza (G. Chance si B. R. Williams, 1956). Faptul ca in tot decursul filogenezei aerobe lungimea lantului de ADN mitocondrial s-a mentinut constanta s-ar putea sa reflecte un continut informational similar (Maria Furnica, 1970), deci un program genetic mitocondrial comun eucariotelor actuale. In cele 15 000 perechi de nucleotide mitocondriile codifica circa 5000 de aminoacizi.

Aceasta concluzie trebuie sa fie valabila si pentru secventa nucleica cu care procariota heterotrofa anaeroba a participat la formarea eucariotei. Odata cu saltul de la organizarea genetica procariota la cea eucariota s-a conservat si s-a perpetuat nealterat in toate speciile animale si vegetale un grup linkat de gene ancestrale (arhaice) care isi exercita functia de origine, si anume programarea unei serii de proteine primitive (intre care si enzimele glicolizei anaerobe), controland totodata in unele imprejurari deosebite, stiindu-se ca glicoliza poate interveni insa in multe cazuri, atunci cand respiratia este deficitara dintr-un motiv oarecare (mecanism compensator) (V. Preda, 1969). Este fara echivoc faptul ca in evolutia sa paleontologica, viata a conservat in cadrul noului achizitiile pretioase, astfel incat o specie evoluata si de aparitie recenta contine, intr-o noua ordine logica, componente oricat de vechi (V. Sahleanu, B. Stugren, 1976).

S-a demonstrat si ca ADN-ul cloroplastelor la unele plante (mazare, fasole, laptuci, spanac, porumb, ovaz) contine doua gene pentru ARN ribozomal 70 S al cloroplastelor (Tewari si Wildman, 1968; Tewari, 1971; Thomas si Tewari, 1974), secventele nucelotidice ale acestor gene fiind foarte asemanatoare la toate plantele studiate, fapt care atesta ca s-au conservat neschimbate (invariabile) in timpul evolutiei si divergentei de milioane de ani ale plantelor mari si care au fost cultivate frecvent in toate civilizatiile si in diverse teorii pe mapamond. Pe buna dreptate, autorii citati subliniaza ca aceste valoroase rezultate sunt socant de diferite fata de cele constatate, de pilda, la diverse specii de angiosperme, la care ARN-ul ribozomal citoplasmatic variaza considerabil (Matsuda, Siegel si Lightfoot, 1970; Ingle si Sinclair, 1972) sau la speciile de bacterii slab inrudite, genele dovedind doar partial omologie de secventa nucleotidica (Moore si Mc.Carthy, 1967).

Nucleul celular (a carui formare si organizare s-au infaptuit treptat) actioneaza ca centru cibernetic al celulei, realizand schimburi selective de informatie, energie si substanta cu citoplasma; exista deci o interrelatie dialectica intre gene si citoplasma, cu rol fundamental in diferentierea celulelor (V. Preda, 1970). Asadar, genomul nuclear are origine filogenetica dubla, ceea ce inseamna ca el include atat informatia ancestrala, constituita in conditiile anaerobiozei, cat si pe cea aparuta si acumulata treptat in filogeneza aeroba. De fapt Progresele filogenezei se fac prin adaugari succesive ajungand prin trepte de integrari la nivele mai ridicate, la o organizare din ce in ce mai complexa a sistemelor biologice (J. P. Veron, 1974)  

Fata de cele aratate, fireste, probabil una din cele mai emotionante concluzii ale ultimului deceniu este ca sub raport genetic noi am pastrat o parte din genele cu care a inceput evolutia, ca purtam in noi urmele lungii istorii a evolutiei (C. Maximilian, in rev. Magazin (Buc.), nr. 980 din 17 iulie 1976). Cercetarea (analiza) comparata a benzilor cromozomale (agregate de gene) a aratat ca unii dintre cromozomii umani sunt foarte vechi, iar altii au aparut relativ recent (C. Maximilian, 1976). Fara indoiala, undeva in cromozomii foarte vechi exista si banda-program (matritele informationale) perpetuata din filogeneza anaeroba. Pozitia genelor ancestrale (anaerobe) pe harta cromozomica va putea fi, desigur, precizata, undeva in peisajul genetic al cromozomilor foarte vechi. Glicoliza fiind o succesiune de reactii biochimice corelate intre ele, genele ancestrale care o controleaza trebuie sa fie vecine pe acelasi cromozom, si nu situate pe cromozomii diferiti deci alcatuiesc un grup de linkaj. Genele codificate pentru caractere inrudite tind, de asemenea, sa se grupeze in acelasi cromozom. Enzimele care apartin la acelasi grup au un mecanism de control comun si sunt independente de enzimele care apartin la diferite grupuri (fapt constatat pe baza unor multivariate analize asupra activitatilor aminoacil ARNt sintetazei ficatului si hepatomului, - Del Monte, Boddi, Caldini si altii, 1975).

S-a subliniat ca la eucariote, sinteza ADN-ului la nivelul diferitelor segmente cromozomale se realizeaza asincron, de unde s-a emis ipoteza ca la eucariote cromozomul este format prin asocierea de material genetic cu origine diferita. Cromozomul eucariotelor ar fi alcatuit dintr-o succesiune de cromozomi bacterieni de marimi diferite. Cu alte cuvinte, cromozomul eucariotelor ar fi format din mai multi repliconi de tipul cormozomului bacterian, care prezinta asincronie in replicare. (L. Gavrila si I. Dabala, 1975). Se stie ca cromozomii sunt diferentiati pe lungimea lor in sute de regiuni specifiece, fiecare determinand prin intermediul unui ARN propriu o catena polipeptidica specifica. Deocamdata, daca ne referim la celula umana, in atlasul genetic intocmit recent de Jean de Grouchy sunt cartortografiate numai 100 de gene din cele circa 100 000 de gene (Gon-doni., 1970; Gurdon, 1971)  formind 3000 de repliconi repartrzati in cei 46 de cromozomi umani. Oricum, tinind seama ca o celula de mamifere contine circa 1 000 000 de molecule de ADN, localizarea (stabilirea pozitiei) genelor ancestrale in cromozomi nu este o treaba usor de rezolvat.