Τι παρέχει τις καλύτερες αποδείξεις ότι οι μονοπάτια κυτταρικής σηματοδότησης εξελίχθηκαν νωρίς;
1. Καθολικότητα της κυτταρικής σηματοδότησης:
* Βρέθηκαν σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς: Οι κυτταρικές οδούς σηματοδότησης βρίσκονται σε όλους τους τομείς της ζωής - βακτήρια, αρχαίους και ευκαρυωτικά. Αυτή η καθολικότητα δείχνει μια πολύ αρχαία προέλευση.
* Οι βασικοί μηχανισμοί είναι παρόμοιοι: Παρόλο που οι οργανισμοί έχουν εξελιχθεί και αποκλίνει σημαντικά, οι υποκείμενοι μηχανισμοί σηματοδότησης (ενεργοποίηση υποδοχέα, μεταγωγή σήματος και κυτταρική απόκριση) είναι αξιοσημείωτα παρόμοιοι σε πολύ διαφορετικά είδη.
2. Αρχαίες οδούς σηματοδότησης:
* Συστήματα δύο συστατικών: Αυτά είναι τα απλούστερα μονοπάτια σηματοδότησης, που βρίσκονται στα βακτήρια και στην αρχαιότητα. Περιλαμβάνουν μια πρωτεΐνη αισθητήρα που ανιχνεύει ένα περιβαλλοντικό σήμα και μια πρωτεΐνη ρυθμιστή απόκρισης που μεταβάλλει την γονιδιακή έκφραση. Αυτά τα συστήματα είναι απίστευτα αρχαία, που χρονολογούνται από τους πρώτους οργανισμούς με ένα κύτταρο.
* υποδοχείς συζευγμένων με πρωτεΐνη (GPCRs): Αυτοί είναι πολύ διαφορετικοί υποδοχείς που βρίσκονται σε όλους τους ευκαρυώτες. Παίζουν κρίσιμους ρόλους σε όλα, από την αισθητηριακή αντίληψη έως την ορμονική σηματοδότηση. Τα GPCRs πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί πολύ νωρίς, πιθανόν από βακτηριακές πρωτεΐνες αισθητήρων.
* Κινάσες πρωτεϊνών: Αυτά τα ένζυμα είναι υπεύθυνα για τη φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών -στόχων, ένα βασικό βήμα σε πολλές οδούς σηματοδότησης. Βρίσκονται σε όλους τους τομείς της ζωής, υποδεικνύοντας περαιτέρω την αρχαία προέλευσή τους.
3. Ορυκτά στοιχεία:
* Unicellular απολιθώματα: Ενώ τα απολιθώματα δεν παρουσιάζουν άμεσα μονοπάτια σηματοδότησης, η ύπαρξη σύνθετων μονοκυτταρικών οργανισμών στην πρώιμη γη (πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια) υποδηλώνει έντονα την παρουσία μηχανισμών κυτταρικής επικοινωνίας.
4. Εξελικτική διατήρηση:
* πρωτεΐνες σηματοδότησης με αρχαίες ρίζες: Πολλές πρωτεΐνες σηματοδότησης έχουν διατηρηθεί αξιοσημείωτα σε όλη την εξέλιξη, με μόνο λεπτές παραλλαγές στη δομή και τη λειτουργία τους. Αυτή η διατήρηση μιλάει για τη σημασία τους και τη μακρά ιστορία τους.
5. Μοριακές φυλογενετικές μελέτες:
* Δέντρο της ζωής: Η φυλογενετική ανάλυση των πρωτεϊνών και των οδών σηματοδότησης αποκαλύπτει ότι είναι βαθιά ριζωμένες στο δέντρο της ζωής, με την προέλευσή τους να προηγούνται της διαφοροποίησης των μεγάλων οργανισμών.
Συνοπτικά:
Τα αποδεικτικά στοιχεία για την πρώιμη εξέλιξη των οδών σηματοδότησης κυττάρων είναι επιτακτικά και προέρχονται από πολλαπλές γραμμές έρευνας. Η καθολικότητα, η ποικιλομορφία, η αρχαία προέλευση και η αξιοσημείωτη διατήρηση αυτών των οδών υποδηλώνουν έντονα ότι είναι θεμελιώδη για τη ζωή και έχουν υπάρξει από τις αρχές της.
