Takie zdarzenie przypada raz na 500 mln lat. Właśnie się wydarzyło
Badacze wiedzą, że to szczególne wydarzenie miało miejsce zaledwie trzy razy w historii życia na naszej planecie. Teraz zostało ponownie udokumentowane. Po raz pierwszy potwierdzono istnienie organelli wiążących azot w komórce eukariotycznej. Jest to zwrot w ziemskiej biologii?
Naukowcy udokumentowali, że jedna z morskich bakterii została wchłonięta przez glony, co doprowadziło do ich dalszej ewolucji. Badacze są zdania, że glony są pierwszymi eukariontami (organizmami z DNA w jądrze otoczonym błoną), u których wiadomo, że znajdują się specjalne organelle zdolne do wiązania azotu.
Specjaliści stwierdzają, że takie wydarzenie jest niezwykle rzadkie w historii naszej planety. Wystąpienie pierwszej podobnej sytuacji dało początek pierwszemu złożonemu życiu - powstały wówczas mitochondria. Później zdarzyło się to jeszcze dwa razy. Miliard lat temu takie wydarzenie było odpowiedzialne za stworzenie chloroplastu, co spowodowało z kolei wybuch życia roślinnego.
Przełomowe odkrycie. Ewolucja wciąż trwa
Podwaliny pod najnowsze przełomowe odkrycie położono około 30 lat temu. Wówczas naukowcy odkryli nową cyjanobakterię ze zdolnością wiązania azotu. Taki proces polega na pobieraniu wolnego azotu ze środowiska i łączeniu go z innymi pierwiastkami. Skutkiem jest powstawanie nowych związków azotu (coś na kształt nawozów), które są bazą do dalszej egzystencji. Jednocześnie w Japonii pracowano nad wyhodowaniem algi morskiej, która okazała się być organizmem-żywicielem wspomnianej bakterii.
Teraz naukowcy udokumentowali, że wspomniane cyjanobakterie nie są jedynie w "luźnym związku" z algami, lecz są ich bezpośrednią częścią, czyli organellą. W swojej pracy udowodnili, że oba organizmy mają podobne proporcje wielkości, co ma wskazywać, że ich metabolizm jest ze sobą powiązany.
Jak powiedział prof. Jonathan Zehr z UC Santa Cruz: "To jest dokładnie to, co dzieje się z organellami. Jeśli spojrzysz na mitochondria i chloroplasty, to jest to samo: skalują się wraz z komórką". W kolejnej pracy wykazano, że cyjanobakterie importują białka z komórek gospodarza, co jest cechą charakterystyczną rozwoju organelli.
"Zaczynają wyrzucać fragmenty DNA, a ich genomy stają się coraz mniejsze i zaczynają zależeć od komórki macierzystej, jeśli chodzi o transport produktów genów - lub samego białka - do komórki" - wyjaśnił Zehr.
W kolejnych analizach potwierdzono, że wiele białek, na których opiera się cyjanobakteria, jest tworzonych i transportowanych w algdze, która jest jej żywicielem. Nowo odkryte organelle zostały nazwane "nitroplastami". Badacze sugerują, że początki ewolucji nitroplastów można szacować na zaledwie 100 mln lat temu. Odkrycie to jest wyjątkowo istotne w dobie "ładowania" azotu do środowiska przez ludzi.
"Ten system to nowe spojrzenie na wiązanie azotu i może dostarczyć wskazówek, w jaki sposób takie organelle mogą być modyfikowane w rośliny uprawne" - dodał Tyler Coale z University of California. Badacze są zdania, że omawiana cyjanobakteria nie jest jedyna w swoim rodzaju, lecz jest pierwsza, która została odkryta. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Cell oraz Science.
