Ведь вместе с утратой кольцевой формы хромосом клетка утратила своё бессмертие...
Именно так. В недавней своей статье "Бактериальная клетка бессмертна, а человеческая - нет. Почему?" я сравнила способность к делению бактериальной и человеческой клетки. Сравнение оказалось не в пользу нашей, которая способна делиться примерно раз 50, а вот бактериальная - бесконечно. Это приводит к тому, что человеческие клетки, утрачивая способность к делению, умирают, из-за чего стареем, а потом умираем и мы сами, а вот бактерии почти бессмертны. В чём причина бактериальных способностей к нон-стоп делению? Если прочитаете статью по ссылке вверху - узнаете подробности, а сказать вкратце - главная причина кроется в форме хромосом. У доядерных форм (прокариотов, к ним относятся бактерии) хромосомы КОЛЬЦЕВЫЕ, а в клетках ядерных организмов (эукариотов, к ним относится и человек) хромосомы ЛИНЕЙНЫЕ. Вроде бы и мелочь - форма хромосом, а кардинально влияет на бессмертие...
К сведению: кольцевая хромосома может копировать себя в полном объёме перед каждым делением бактерии, а вот линейная хромосома укорачивается при каждом таком самокопировании из-за своих концов-теломеров, не способных присоединять к себе новые нуклеотиды (запчасти ДНК). Укорачиваются линейные хромосомы при каждом делении пока не достигнут критически малой величины и сопутствуюшей этому репликационной импотенции (репликация - самокопирование ДНК)
Печаль...
У одной читательницы в связи с этим возник вопрос: а зачем оно нужно было уходить от кольцевых хромосом к линейным?
А ведь действительно, к чему было отказываться от ДНК, замкнутой в кольцо, и рвать её на отдельные фрагменты-линейные хромосомы, приобретая при этом антибонусом ограниченную возможность к самовоспроизведению клеток? Однако, твёрдо зная, что в природе ничего не случается беспричинно, я была уверена, что есть логичное объяснение этому эволюционному событию, произошедшему почти два миллиарда лет тому назад, и обещала этим логичным объяснением поделиться с вами, что сейчас и сделаю.
ДНК (а это и есть хромосома) - хранитель наследственной информации всего организма. Чем проще устроен организм, тем информации меньше, тем ДНК короче. Это понятно. А теперь сравним степень сложность про- и эукариотов. Прокариоты очень примитивны (по другому и быть не может, они ведь первые живые существа на планете), у них нет даже сейфа-ядра для защиты и хранения наследственной информации, нет и мембранных органоидов, потому и пищу готовят, и едят, и работают (энергетическую валюту, например, заколачивают) в одном и том же "помещении" - в единственной своей "каморке"-клетке, даже на отсеки не разделённой. Молекула ДНК у них коротенькая. А вот эукариоты, даже самые первые - одноклеточные, типа амёбы или инфузории туфельки, уже гораздо сложнее бактерий устроены, что уж говорить о многоклеточных существах. Потому ДНК у эукариотических организмов на несколько порядков длиннее.
Если у тебя ниточка ДНК коротенькая, то ты завязал её в колечко - вот проблема компактности и решена. Если же это колечко растёт-растёт и диаметром в тысячи раз больше диаметра клетки вырастает? Что с ним делать? Начать в ряды скручивать, подобно бусам на шее красавицы?
А вы знаете, как бывает нелегко эти ряды бус разматывать? Причём, если вы красавица с бусами, то рядов этих у вас на шее два-три, ну редко пять-шесть, а если вы эукариотическая клетка с длиннющей ДНК, форма которой осталась кольцевой, то рядов таких у вас двадцать-тридцать, а то и поболее. Сняли несколько и запутались. Бились-бились, пока не плюнули, да и разорвали эти бусы на несколько частей. Нечто подобное с эукариотами и случилось. Разорвали они кольцевую ДНК на несколько линейных отрезков и хранят их теперь в ядре, намотанными на специальные "катушки" - гистоны, образуя вместе с ними комплексы - нуклеосомы. Подробнее об этом в статье "Почему тонкие и очень длинные нити ДНК не запутываются?"
Выводы: усложнение эукариотических организмов вызвало удлинение их ДНК (хромосом), что привело к проблемам с упаковкой кольцевой ДНК при её хранении. Большое кольцо невозможно сложить таким образом, чтобы в нужный момент (например при самокопировании ДНК) его можно было бы легко и быстро расправить. А вот линейные структуры легко наматываются на специальные цилиндры - гистоны, с которых при необходимости так же легко раскручиваются.
Читать ещё по теме: Почему мы стареем? Ответ генетиков
Самые точные биологические часы. Как их заставить повернуть вспять, а нас омолодиться?
