Prokaryote: การเปรียบเทียบลำดับยีนแสดง
ให้เห็นว่าสล็อตเว็บตรงต้นไม้แห่งชีวิตประกอบด้วยแบคทีเรีย ยูคารียา และอาร์เคีย การใช้คำว่า ‘โปรคาริโอต’ ล้มเหลวในการรับรู้ว่าแนวคิดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของชีวิตได้รับการพิสูจน์แล้วว่าผิด
การสะสมของลำดับยีนอย่างฉับพลันในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาได้นำมาซึ่งมุมมองใหม่เกี่ยวกับชีวิตและประวัติศาสตร์ของมัน ผลลัพธ์บางส่วนระบุว่าเราจำเป็นต้องประเมินความเข้าใจของเราใหม่เกี่ยวกับแนวทางวิวัฒนาการในระดับพื้นฐานที่สุด
กระบวนทัศน์ตำราเรียนในปัจจุบันสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพและวิวัฒนาการขึ้นอยู่กับสิ่งที่ฉันจะเรียกว่าแบบจำลองโปรคาริโอต/ยูคาริโอต สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ามีเซลล์สองประเภท: โปรคาริโอต เซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียส (โดยเฉพาะ ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส) และยูคาริโอต เซลล์ที่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้มเซลล์แบบคลาสสิก แบบจำลองยังวางตำแหน่งเพิ่มเติมว่าอดีตก่อให้เกิดคนหลัง บรรพบุรุษทางประวัติศาสตร์ของแบบจำลองนี้มีความซับซ้อนและหยั่งรากลึกในศตวรรษที่สิบเก้า ตัวอย่างเช่น นักชีววิทยาชาวเยอรมัน Ernst Haeckel วางตำแหน่ง ‘monera’ (มวลของโปรโตพลาสซึมที่ไม่มีนิวเคลียส ภายหลังเรียกว่า ‘prokaryotes’) ที่ฐานของต้นไม้สายวิวัฒนาการสี่อาณาจักรของเขา
การรับรู้ว่าออร์แกเนลล์หลักของยูคาริโอต ไมโทคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ มาจากแบคทีเรียโดยอาศัยการอยู่ร่วมกันระหว่างแบคทีเรียกับเซลล์ยูคาริโอตของบรรพบุรุษทำให้เกิดการคาดเดาถึงต้นกำเนิดที่คล้ายกันของนิวเคลียสยูคาริโอต และการค้นพบอาร์เคีย ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่มีโมเลกุลคล้ายยูคาริโอตมากกว่าแบคทีเรีย ส่งผลให้เกิดข้อเสนอเกี่ยวกับต้นกำเนิดดั้งเดิมสำหรับส่วนประกอบนิวเคลียร์และไซโตพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอต ข้อเสนอดังกล่าวยังคงรักษาแนวความคิดที่ว่าโปรคาริโอตพัฒนาเป็นยูคาริโอต ซึ่งเป็นแบบจำลองวิวัฒนาการที่เรียกโดยตัวข้อตกลงเอง
การเปรียบเทียบลำดับระดับโมเลกุล ครั้งแรกของยีน ribosomal RNA ในปลายทศวรรษ 1970 และของยีนอื่นๆ อีกมากมายตั้งแต่นั้นมา ก็ได้แทนที่การวิเคราะห์โดยพิจารณาจากลักษณะเฉพาะทางสัณฐานวิทยา (เช่น การมีอยู่หรือไม่มีของเยื่อหุ้มนิวเคลียส) ด้วยแผนที่ที่น่าเชื่อถือของความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการระหว่างยีน การเปรียบเทียบลำดับเหล่านี้ทำให้โมเดลโปรคาริโอต/ยูคาริโอตล้าสมัย
Ribosomal RNA เนื่องจากความแพร่หลาย
และอัตราการวิวัฒนาการที่ช้า ทำให้มีมุมมองที่น่าเชื่อถือที่สุดเกี่ยวกับเหตุการณ์วิวัฒนาการช่วงแรกๆ การเปรียบเทียบลำดับไรโบโซม RNA แสดงแผนภูมิต้นไม้แห่งชีวิตสามโดเมน (ดูรูป) แผนภาพในสาระสำคัญคือแผนที่ที่ได้จากการทดลองขององค์กรทางชีววิทยาและวิวัฒนาการในระดับที่ใหญ่ที่สุด
การเปรียบเทียบลำดับไรโบโซมอาร์เอ็นเอเผยให้เห็นต้นไม้แห่งชีวิตสามโดเมน ทำให้คำว่า ‘โปรคาริโอต’ ล้าสมัย
แม้ว่ารายละเอียดบางอย่างของต้นไม้ที่มี ribosomal RNA-based ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่โครงสร้างสามโดเมนพื้นฐานและความสัมพันธ์ระหว่างโดเมนนั้นเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป และได้รับการสนับสนุนจากความแปรผันทางชีวเคมีที่สังเกตพบ ต้นไม้ Phylog–enetic ที่อิงจากยีนทั้งหมดที่เข้ารหัสเครื่องจักรประมวลผลข้อมูลที่จำเป็นในการแสดงลำดับพันธุกรรมนั้นสอดคล้องกันกับต้นไม้สามโดเมน ต้นไม้จึงเป็นตัวแทนของกระบวนการวิวัฒนาการของกลไกทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นแกนกลางในการทำงานของจีโนม
บทเรียนของต้นไม้สามโดเมนนั้นลึกซึ้ง แทนที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตสองชนิด คือ โปรคาริโอตและยูคาริโอต มีสามชนิด: แบคทีเรีย ยูคาริโอ (ยูคาริโอต) และอาร์เคีย รากหรือต้นกำเนิดของต้นไม้สากลนี้ไม่สามารถระบุได้จากลำดับ RNA ของไรโบโซม แต่ผลการวิวัฒนาการทางสายวิวัฒนาการและความสัมพันธ์ทางชีวเคมีอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าสายพันธุกรรมของยูคาริยาและอาร์เคียมีกิ่งก้านสาขาร่วมกันที่ไม่ขึ้นกับที่ก่อให้เกิดแบคทีเรีย (ดูรูป). นั่นคือยูคาริโอตและอาร์เคียมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากกว่าที่จะเป็นแบคทีเรีย
ไม่มีกลุ่มสายวิวัฒนาการ (monophyletic) เพียงกลุ่มเดียวที่จะแขวนแท็กโปรคาริโอต ออร์แกเนลล์ที่สำคัญของยูคาริโอต ไมโทคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ ล้วนแต่มีต้นกำเนิดจากแบคทีเรียอย่างแน่นอน แต่นิวเคลียสไม่ใช่ สายการสืบเชื้อสายนิวเคลียร์มีความเก่าแก่พอ ๆ กับสายโบราณคดีและไม่ได้มาจากอาร์เคียหรือแบคทีเรีย ดังนั้น แบบจำลองโปรคาริโอต/ยูคาริโอตสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพและวิวัฒนาการจึงไม่ถูกต้อง
บางคนยืนยันว่า ‘โปรคาริโอต’ มีประโยชน์สำหรับคำที่ไม่ใช่ยูคาริโอต อย่างไรก็ตาม นี่เป็นคำอธิบายเชิงลบและไม่ถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์ ไม่มีใครสามารถกำหนดได้ว่าโปรคาริโอตคืออะไร เฉพาะสิ่งที่ไม่ใช่โปรคาริโอตเท่านั้น แบคทีเรียจับกลุ่มและอาร์เคียช่วยลดความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดนี้ และตอกย้ำความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับการจัดองค์กรและวิวัฒนาการทางชีววิทยา
แต่ถ้าเราไม่สามารถเรียกพวกมันว่าโปรคาริโอต เราจะเรียกพวกมันว่าอะไร? แน่นอนว่านั่นขึ้นอยู่กับความหมายของ ‘พวกเขา’ หากความหมายคือ ‘สิ่งเล็กๆ น้อยๆ ที่มีอยู่’ ให้ลองใช้จุลินทรีย์หรือจุลินทรีย์
สิ่งอื่น ๆ อาจต้องการความแม่นยำมากกว่านี้ ตัวอย่างเช่น การอ้างอิงในตำราเรียนและในวรรณคดีถึง ‘prokaryotic transcription’ – หมายถึงการถ่ายโอนข้อมูลจาก DNA ไปยัง RNA ที่อาศัยปัจจัยการถอดรหัสซิกมา – มองข้ามความซับซ้อนที่ลึกกว่า อาร์เคียทำการถอดความต่างจากแบคทีเรีย ปัญญาสล็อตเว็บตรง
