미토콘드리아의 기원

origin of mitochondria

미토콘드리아의 기원에 대한 두가지 주장이 있다. 

이 두가지 주장의 1. 호스트의 성질과 관련된 가정,  2. 미토콘드리아 공생의 생리학적 능력, 3. 두 파트너가 공생을 시작하는 시점에서 물질적인 접촉을 이끄는 생태학적 상태에서 차이가 발생한다. 

전통적인 주장은  미토콘드리아를 흡수한 세포는 완전히 진화한 진핵세포로 대식작용을 통해 미토콘드리아를 감싸 흡수할 수 있는 능력를 가지고 있었다고 보고 있다. 공생하게 된 미토콘드리아는 호기성 세포로,  혐기성의 호스트 세포를 위해서 산소 독성을 제거하는 역할을 하면서 공생의 이점을 가지게 되었다고 본다. 하지만 이 주장은 호스트 세포가 진핵세포라는 가정에서 시작하고,  미토콘드리아가 모든 세포들에 존재하고 있다는 사실을 설명하지 못한다. 그래서 나오는 필연적인 결과는, 호스트  초기 혈통에서  미토콘드리아를  얻지 못한 혈통을 제외한 나머지는 모두 소멸되었다는 주장이 나오게 된다. 산소를 사용하는 것은  superoxide radical O2-  같은 ROS( Reactiv oxygen species)를 만들게 된다. ROS는 미토콘드리아 안에서 생성된다. 이러한 점에서 미토콘드리아는 ROS문제를 해결하지 못하고, 생성하는 존재이다. 따라서 산소에 의한 독성을 제거하기 위해 공생한다는 주장은 틀린것이다.  

대안으로 나오게 된 주장은 미토콘드리아를 흡수하는 호스트도 원핵세포 Prokaryote이었다는 것이다.  아주 오래전 미토콘드리아는 대사적으로 다재 다능하며, 기회 혐기성(산소가 있거나 없거나 살 수 있는) 특성을 가지고 있었다. 이런 종류의 공생의 이점은 체네 공생체가 호스트를 위한 에너지와 H2를 생산할 수 있었다는 점이다. H2 전달과 혐기능력이 공생은 다양한 세균종에서 발견된다. 호스트안에서 살아가는 체내공생체는 이런 관점에서 특별하지 않다. 미토콘드리아를 체내 공생시키는 쪽으로 진핵세포는 진화하였다. 이러한 주장은  진핵세포의 계보내에서 골고루 분포하는 미토콘드리아의 존재를 설명하여 준다. 

진핵세포는 유전적으로 키메라(사자의 머리에 염소 몸통에 뱀꼬리르 단 그리스 신화 속 괴물)이다. 호스트로 부터 수직적으로 전달되는 유전자 gene을 가지고 있다. 진핵세포 내 리보솜의 유전자는 오리진을 반영한다. 그러나 진핵세포는 체내 공생체로 부터 수직적으로 전달되는 유전자 또한 가지고 있다. - 예를 들면 미토콘드리아 리보솜에 기록된 미토콘드리아 유전자

미토콘드리아 생성과정중 체내공생체의 유전자는 호스트의 유전자로 전달되며, 이런한 전달은 부자연스러운 것이 아니다.