Ha a világegyetem hemzseg is az egyszerű sejtektől, a komplex élet - beleértve az intelligens életet is - valószínűleg nagyon ritka.

Ez a végkövetkeztetés szűrhető le az összetett élet kifejlődéséhez szükséges tényezők egy radikális újragondolásából. A témában közzé tett tanulmány azt sugallja, hogy komplex idegen életformák csak akkor fejlődhettek ki, ha az az esemény, ami Föld történetében is mindössze egyszer következett be, valahol máshol is megismétlődött.

Eukarióta sejt

Minden állat, növény és gomba egyetlen őstől származik, a legelső eukarióta sejttől. Ez a közös ős az egyszerű baktériumokból fejlődött ki, azt azonban hosszú ideje találgatják, miért következett be látszólag mindössze egyszer ez az esemény, a baktériumok ugyanis évmilliárdok óta léteznek.

Nick Lane, a University College London biokémikusa, és William Martin, a német Düsseldorf Egyetem genetikus professzora szerint egy egyszerű sejt bármely esetben elkezd egyre összetettebbé válni, egy idő után nem lesz képes elég energiát termelni önmaga fenntartására. "Egyfajta 'ipari forradalomra' van szükségük az energiatermelés terén" - mondta Lane. "Elméletünk felborítja a hagyományos nézetet, mely szerint a komplex eukarióta sejtté váláshoz csupán a megfelelő mutációkra van szükség."

Komplexitásuk fokozásához a sejteknek egyre több génre és fehérjére van szükségük, ezáltal méretük is növekszik. Bármely objektum méretének növekedésével csökken a relatív felülete: például egy elefánt méretegységenként kisebb felülettel rendelkezik, mint egy egér. Ez nagy gond, mert az egyszerű sejtek az őket körbevevő membrán, azaz sejthártya alkalmazásával állítják elő energiájukat. Lane és Martin számításai szerint amennyiben egy baktérium egy komplex sejt méretére növekszik, egyszerűen kifogy az energiából. Tény, hogy rengeteg génnek képes helyet adni, azonban ahhoz már nem marad energiája, hogy ezekkel proteint is termeljen.

A probléma megoldása elméletben egyszerű: kreáljunk csavarodásokat (folding) a sejtmembránban a felület növeléséhez, fokozva a membrán energiatermelését. Valóban sok baktérium rendelkezik ilyen csavarodásokkal, viszont ez egy újabb, az előzőnél jóval komolyabb problémához vezet. Az élelem "elégetésével" történő energiatermelés olyan, mintha a tűzzel játszanánk. Ha a membránnal történő energiatermelő mechanizmus nincs folyamatosan finomra hangolva, akkor idővel rendkívül reaktív molekulák termelődhetnek, amik képesek a sejt halálát okozni. Egy nagyobb membrán finomra hangolása amúgy is problémás, mivel a hibák felfedezése és kijavítása hosszabb időt vesz igénybe.

Mitokondrium

Ezek az akadályok megszűnnek, amint egy sejt elnyel néhány baktériumot és elkezdi azokat generátorokként használni. Az így keletkező sejtszervecske a mitokondrium, vagyis a sejt energiatermelő központja. A mitokondriumok számának növelésével a sejtek növelni tudják membránjuk területét anélkül, hogy "karbantartási" problémák alakulnának ki. Minden mitokondrium egy külön rendszer, beépített ellenőrző és javító mechanizmussal.

Amint megszabadulnak az energiatermelés béklyóitól, a génállományok elképesztő terjeszkedésbe kezdenek, alkalmassá téve a sejteket a komplex funkciók kifejlesztésére, ilyen például az egymás közötti kommunikáció, valamint a feladatok elkülönítése. Megszületik a komplex élet.

Tehát ha Lane-nek és Martinnak igaza van, az az általánosan elfogadott elv, mely szerint először a komplex sejtek fejlődtek ki, amik csak később szerezték meg a mitokondriumot, teljességgel hibás, a sejtek ugyanis nem válhattak összetetté, amíg nem kaparintották meg a mitokondriumot.

Egyszerű sejtek szinte soha nem nyelnek el más sejteket, és ez itt a lényeg. Úgy fest, a mitokondrium megszerzése egy egyszeri eset volt, ami arra a nem túl biztató következtetéshez vezette a kutatópárost, hogy az egyszerű sejtek más bolygókon évmilliárdokon át gyarapodhatnak anélkül, hogy valaha is összetett élet fejlődne belőlük. "Az alapelvek egyetemesek, még az idegeneknek is szükségük van mitokondriumra" - összegzett Lane.