Spajanje dva oblika života koje se dešava jednom u milijardu godina

Foto: Wikipedia/Kelvinsong, CC BY-SA 3.0

Naučnici su registrovali tekući evolucioni događaj koji se dešava jednom u milijardu godina – dva oblika života se spajaju u jedan organizam sa osobinama na kojima drugi mogu da im zavide. Prethodni put kad se to desilo, Zemlja je dobila biljke, piše New Atlas.

Ovaj fenomen se naziva primarna endosimbioza, a događa se kad jedan mikrobni organizam apsorbuje drugi i počne da ga koristi kao unutrašnji organ. Zauzvrat, ćelija domaćina obezbeđuje nutrimente, energiju, zaštitu i druge koristi za simbiota, dok na kraju više ne može da preživi samostalno i u suštini postane organ domaćina – ili ono što je poznato kao organela u mikrobnim ćelijama.

Preporučujemo

Zamislite da su bubrezi male životinje koje trče unaokolo, a ljudi moraju manuelno da filtriraju svoju krv mašinom za dijalizu. Onda jednog dana neki čovek nekako fiksira jedno od tih bubrežnih stvorenja i shvati da mu više nije potrebna mašina za dijalizu, kao ni njegovoj deci, i jednog dana svi budemo rođeni sa ovim korisnim malim partnerima u nama.

Tokom otprilike četiri milijarde godina istorije života na Zemlji, primarna endosimbioza se, koliko znamo, desila samo dva puta – svaki put sa ogromnim napretkom evolucije.

Prva se desila pre oko 2,2 milijarde godina kad je arheja progutala bakteriju koja je postala mitohondrija. Ova specijalizovana organela koja proizvodi energiju omogućila je evoluciju svih složenih oblika života.

Drugi put se desila pre oko 1,6 milijardi godina, kad su neke od tih razvijenijih ćelija apsorbovale cijanobakterije koju mogu da skupljaju energiju iz sunca. One su postale organele zvane hloroplasti, koje su dale sposobnost sakupljanja sunca, kao i privlačeću zelenu boju, grupi životnih oblika za koje ste možda čuli – biljkama.

A sada su naučnici otkrili da se to dešava ponovo. Vrsta algi Braarudosphaera bigelowii je apsorbovala cijanobakteriju koja im omogućava da rade nešto što alge, i biljke generalno, normalno ne mogu da rade – preuzimanje azota direktno iz vazduha i kombinovanje sa drugim elementima radi proizvodnje korisnijih jedinjenja.

Azot je ključni nutriment i normalno ga biljke i alge dobijaju putem simbiotskih veza sa bakterijama koje ostaju odvojene. Isprva se mislilo da je B. bigelowii razvila takav odnos sa bakterijom zvanom UCYN-A, ali su nakon pažljivijeg ispitivanja naučnici otkrili da je reč o mnogo intimnijoj vezi.

U nedavnoj studiji, otkriveno je da odnos u veličini između algi i UCYN-A ostaje sličan kod niza različitih srodnih vrsta algi. Izgleda da njihov rast kontroliše razmena nutrimenata, što dovodi do povezanih metabolizama. Upravo to se dešava sa organelama, kažu naučnici.

U sledećoj studiji, istraživači su pomoću tehnike rendgenskog snimanja osmotrili unutrašnjost živih ćelija algi – replikacija i deoba ćelija bila je sinhronizovana između domaćina i simbiota.

Na kraju su upoređeni proteini izolovane UCYN-A sa proteinima u ćelijama algi. Otkriveno je da izolovana bakterija može da proizvede samo oko polovine proteina koji su joj potrebni, oslanjajući se na algu domaćina u pogledu obezbeđivanja ostatka.

Sve u svemu, ovo ukazuje da je UCYN-A potpuna organela, nazvana nitroplast. Izgleda da je ova evolucija počela pre oko 100 miliona godina, što zvuči kao izuzetno dugo vreme, ali je to treptaj oka u poređenju sa mitohondrijama i hloroplastima.

Istraživači nameravaju da nastave proučavanje nitroplasta, da bi otkrili da li su prisutni u drugim ćelijama i koje efekte mogu imati. Jedna moguća korist je novi način inkorporiranja azotofiksacije u biljke radi boljih prinosa.

(Telegraf Nauka/New Atlas)