How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

What if you could absorb another organism

מה אם הייתם יכולים לספוג אורגניזם אחר

and take on its abilities?

ולקבל את היכולות שלו?

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

דמיינו שבלעתם ציפור קטנה ופתאום הייתם יכולים לעוף.

Or if you engulfed a cobra

או אם טרפתם קוברה

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

והייתם מסוגלים לירוק ארס מהשיניים שלכם.

Throughout the history of life,

במהלך הסטוריית החיים,

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

בעיקר במהלך האבולוציה של תאים אוקריוטים מורכבים,

things like this happened all the time.

דברים כאלו התרחשו כל הזמן.

One organism absorbed another,

אורגניזם אחד ספג אחר,

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

והם התאחדו כדי להפוך לאורגניזם חדש עם היכולות המשותפות של שניהם.

We think that around 2 billion years ago,

אנחנו חושבים שלפני בערך 2 מיליארד שנים,

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

האורגניזמים החיים היחידים על כדור הארץ היו פרוקריוטים,

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

אורגניזמים בעלי תא יחיד ללא אברונים מוקפי ממברנה.

Let's look closely at just three of them.

בואו נביט רק בשלושה מהם.

One was a big, simple blob-like cell

אחד היה תא גדול, דמוי בלון

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

עם היכולת לספוג דברים על ידי עטיפתם בממברנת התא.

Another was a bacterial cell

אחר היה תא בקטריאלי

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

שהמיר אנרגיית שמש למולקולות סוכר דרך פוטוסינטזה.

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

השלישי השתמש בגז חמצן כדי לפרק חומרים כמו סוכר

and release its energy into a form useful for life activities.

ולשחרר את האנרגיה שלהם לצורה שמישה לפעילויות חיים.

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

תאי הבלון היו מדי פעם סופגים את הבקטריה הקטנה הפוטוסינתזית.

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

הבקטריה חייה אז בתוך הבלון והתחלקה כמו שתמיד עשתה,

but their existence became linked.

אבל הקיום שלהן נהפך לקשור.

If you stumbled upon this living arrangement,

אם נתקלתם בסידור החיים הזה,

you might just think that the whole thing was one organism,

אתם הייתם חושבים שכל זה היה אורגניזם אחד,

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

שבקטרית הפוטוסיטזה הירוקה היתה רק חלק מהבלון

that performed one of its life functions,

שביצעה אחת מהפעולות שלו,

just like your heart is a part of you

ממש כמו שהלב שלכם הוא חלק מכם

that performs the function of pumping your blood.

שמבצע פעולה של שאיבת הדם.

This process of cells living together is called endosymbiosis,

התהליך הזה של תאים שחיים יחד נקרא אנדוסימביוזה,

one organism living inside another.

אורגניזם אחד חי בתוך אחר.

But the endosymbiosis didn't stop there.

אבל האנדוסימביוזה לא צריכה לעצור פה.

What would happen if the other bacteria moved in, too?

מה יקרה עם הבקטריה הנוספת היתה נכנסת גם?

Now the cells of this species started becoming highly complex.

עכשיו התאים של המין הזה התחילו להפוך למאוד מורכבים.

They were big and full of intricate structures

הם היו גדולים ומלאי מבנים מורכבים

that we call chloroplasts and mitochondria.

להן אנחנו קוראים כלורופלסטים ומיטוכונדריה.

These structures work together to harness sunlight,

המבנים האלה עובדים יחד כדי להשתמש באור השמש,

make sugar,

ליצור סוכר,

and break down that sugar using the oxygen

ולשבור אותו באמצעות חמצן

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

שבערך בזמן הזה התחיל להופיע באטמוספירת כדור הארץ.

Organisms absorbing other organisms

אורגניזמים שסופגים אורגניזמים אחרים

was one way species adapted to the changing environmental conditions

היו אחת הדרכים בהם מינים הסתגלו לתנאי הסביבה המשתנים

of their surroundings.

של סביבתם.

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

הסיפור הקטן הזה מבהיר מה שביולוגים קוראים לו תאוריית האנדוסמביוזה,

the current best explanation of how complex cells evolved.

ההסבר העכשיוי הכי טוב של איך תאים מורכבים נוצרו.

There's a lot of evidence that supports this theory,

יש הרבה עדויות שתומכות בתאוריה הזו,

but let's look at three main pieces.

אבל בואו נביט בשלוש פיסות עיקריות.

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

ראשית הכלורופלסט והמיטוכונדריה בתאים שלנו מתרבים באותה דרך

as those ancient bacteria,

כמו בקטריות עתיקות,

which are still around, by the way.

שעדיין קיימות בסביבה, דרך אגב.

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

למעשה, אם תשמידו את המבנים האלה בתא, חדשים לא יופיעו.

The cell can't make them.

התא לא יכול ליצור אותם.

They can only make more of themselves.

הם יכולים ליצור רק עוד מעצמם.

Second piece of evidence.

ראיה שנייה.

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

גם הכלורופלסט וגם המיטוכונדריה מכילים DNA וריבוזומים משלהם.

Their DNA has a circular structure

ה DNA שלהם בעל מבנה מעגלי

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

שדומה באופן מפתיע ל DNA של בקטריות עתיקות,

and it also contains many similar genes.

והם גם מכילים הרבה גנים דומים.

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

לריבוזומים, או מכונות הרכבת חלבונים של הכלורופלסטים והמיטוכונדריה,

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

יש גם מבנה דומה לריבוזומים של בקטריות עתיקות,

but are different from the ribosomes

אבל שונים מהריבוזומים

hanging around the rest of eukaryotic cell.

שנמצאים בשאר התא האוקריוטי.

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

לבסוף, חשבו על הממברנות שמעורבות בתהליך הבליעה.

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

לכלורופלסטים ולמיטוכונדריה יש שתי ממברנות העוטפות אותם,

an inner and outer membrane.

ממברנה פנימית וחיצונית.

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

הממברנה הפנימית שלהן מכילה כמה ליפידים וחלבונים ספציפיים

that are not present in the outer membrane.

שלא קיימים בממברנות החיצוניות.

Why is that significant?

למה זה משמעותי?

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

מפני שהממברנות החיצוניות היו שייכות בעבר לתא הבלון.

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

כשהן היו באמצע תהליך האנדוסימביוזה,

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

הן נעטפו בממברנה ושמרו על הפנימית שלהן.

Surely enough, those same lipids

ובברור, הליפידים האלה

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

והחלבונים הנמצאים על הממברנות של בקטריות עתיקות.

Biologists now use this theory

ביולוגים משתמשים עכשיו בתאוריה

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

כדי להסביר את המקור של המגוון העצום של האורגניזמים האאוקריוטים.

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

קחו את האצה הירוקה שגדלה על הקירות בבריכות שחיה.

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

תא אאוקריוטי עם מבנה זנב מסתובב, או פלגלה,

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

בנקודה מסויימת ספגו אצה כמו זו כדי ליצור מה שאנחנו קוראים לו עכשיו אוגלנה.

Euglena can perform photosynthesis,

אוגלנה יכולה לבצע פוטוסינטזה,

break down sugar using oxygen,

לפרק סוכר בשימוש בחמצן,

and swim around pond water.

ולשחות בבריכת מים.

And as the theory would predict,

וכמו שהתאוריה הזו צפתה,

the chloroplasts in these euglena have three membranes

לכלורופלסט באוגלנה האלה יש שלוש ממברנות

since they had two before being engulfed.

מאחר והיו להן שתיים לפני שנספגו.

The absorbing process of endosymbiotic theory

תהליך הספיגה של תאוריית האנדוסימביוזה

allowed organisms to combine powerful abilities

מאפשר לאורגניזמים לשלב יכולות חזקות

to become better adapted to life on Earth.

כדי להפוך למותאמים טוב יותר לחיים על כדור הארץ.

The results were species capable of much more

התוצאות היו מינים שמסוגלים להרבה יותר

than when they were separate organisms,

משהם היו מסוגלים כמינים בודדים,

and this was an evolutionary leap

וזו היה קפיצה אבולוציונית

that lead to the microorganisms, plants,

שהובילה למיקרואורגניזמים, צמחים,

and animals we observe on the planet today.

וחיות שאנחנו רואים על הפלנטה היום.