Rijetki evolucijski trenutak koji je donio biljke Zemlji sada je ponovo zabilježen:

Naučnici su dokumentovali izuzetno rijedak biološki događaj koji se u historiji života na Zemlji desio svega nekoliko puta. Morska bakterija postala je sastavni dio ćelije algi domaćina, nakon dugog procesa zajedničke evolucije, do te mjere da se danas smatra organelom, dijelom ćelijskog mehanizma alge. Time su ove alge postale prvi poznati eukariotski organizmi koji sadrže organelu sposobnu za vezivanje azota.

„Vrlo je rijetko da organeli nastanu iz ovakvih procesa“, rekao je Tyler Coale, prvi autor jednog od dva nedavno objavljena naučna rada o ovom otkriću.

Nikad prije viđeno

Zagonetna pojava u svemiru začudila astronome: Oko mrtve zvijezde se pojavila duga, kako?

Slični događaji u prošlosti označili su ključne prekretnice u razvoju života. Prvi takav slučaj doveo je do nastanka mitohondrija, čime je započeo razvoj složenog života. Drugi se dogodio prije više od milijardu godina, kada je nastanak hloroplasta omogućio pojavu biljaka. Najnovije otkriće predstavlja treći poznati primjer ovakve evolucijske transformacije.

Temelji ovog otkrića postavljeni su prije gotovo tri decenije, kada je tim profesora Jonathana Zehra sa Univerziteta u Kaliforniji u Santa Cruzu otkrio novu cijanobakteriju u Tihom okeanu, sposobnu da veže azot iz okoline. Taj proces omogućava mikroorganizmima da pretvaraju slobodni azot u spojeve neophodne za život. Bakterija je nazvana UCYN-A. Paralelno s tim, u Japanu je paleontologinja Kyoko Hagino radila na uzgoju morske alge koja će se kasnije pokazati kao njen domaćin.

Vremenom je naučnicima postajalo sve jasnije da između ova dva organizma postoji snažna povezanost. Nedavna istraživanja pokazala su da UCYN-A više nije samo u bliskom odnosu s algom Braarudosphaera bigelowii, već da je postala njen sastavni dio, nova organela.

U prvom radu, objavljenom u martu 2024. godine, istraživači su pokazali da UCYN-A i njena algalna domaćinska ćelija imaju slične omjere veličine, što ukazuje na međusobno povezane metaboličke procese.

„To je upravo ono što vidimo kod organela“, rekao je Zehr. „Ako pogledate mitohondrije ili hloroplaste, vidite isti obrazac, oni se skaliraju s veličinom ćelije.“

Drugi naučni rad donio je dodatne dokaze da UCYN-A uvozi proteine iz ćelije domaćina, što je jedno od ključnih obilježja organela. Kako je objasnio Zehr, tokom tog procesa organizam odbacuje dijelove vlastitog genoma i sve više zavisi od domaćinske ćelije.

„Počinju da gube dijelove DNK, njihovi genomi postaju sve manji i zavise od matične ćelije da proizvodi proteine koji im se zatim transportuju“, rekao je Zehr.

Analizom proteoma, Coale je potvrdio da mnogi proteini neophodni za funkcionisanje UCYN-A nastaju unutar ćelije alge i potom se prenose u novu organelu. Zehr je taj odnos opisao kao savršeno uklopljenu slagalicu.

Nova organela dobila je naziv „nitroplast“. Za razliku od mitohondrija i hloroplasta, njena evolucija datira se na prije oko 100 miliona godina. Ovo otkriće otvara nova pitanja o ulozi vezivanja azota u okeanskim ekosistemima, ali i potencijalne primjene u poljoprivredi.

„Ovaj sistem pruža novi pogled na vezivanje azota i može ponuditi tragove kako bi se slična organela mogla uvesti u biljne kulture“, rekao je Coale.

Zehr smatra da UCYN-A vjerovatno nije jedini ovakav primjer u prirodi, ali je prvi koji je do sada otkriven. Dva naučna rada o ovom otkriću objavljena su u časopisima Cell i Science.