Veliki dan za nauku: Registrovan događaj koji se u historiji života na Zemlji desio samo tri puta
Događaj za koji se zna da se dogodio samo tri puta u istoriji života na Zemlji upravo je ponovo dokumentovan. Morska bakterija bila je uključena u svoj organizam domaćina algi, koevoluirajući s njim dovoljno dugo da se sada može smatrati organelom, dijelom stanične mašinerije alge. To znači da su ove alge prvi eukarioti (organizmi sa svojom DNK u jezgri vezanom za membranu) za koju se zna da sadrži organelu sposobnu da fiksira dušik.
“Veoma je rijetko da organele nastaju iz ovakvih vrsta stvari”, rekao je Tyler Coale, prvi autor jednog od dva nedavna rada o otkriću, u izjavi.
„Vrlo rijetko“ bi se zapravo moglo smatrati potcenjivanjem. Prvi put kada se to dogodilo – koliko znamo – izrodilo je prvi složeni život rađanjem mitohondrija. Od tada se to dogodilo još dva puta, uključujući prije više od milijardu godina, obilježavajući zoru biljnog života na Zemlji dajući nam hloroplast.
Temelji za najnovije otkriće postavljeni su prije skoro 30 godina, kada je tim predvođen profesorom UC Santa Cruz Jonathanom Zehrom otkrio novu cijanobakteriju u Tihom okeanu sa sposobnošću fiksiranja dušika. To je proces kojim mikrobi izvlače slobodni dušik iz okoliša i kombiniraju ga s drugim elementima kako bi formirali nova dušična jedinjenja, poput gnojiva koja su neophodna za život.
Zehrov tim nazvao je bakteriju UCYN-A. U međuvremenu, u Japanu, paleontolog Kyoko Hagino je radio na uzgoju morske alge za koju će se ispostaviti da je njen organizam domaćin.
Tokom godina, naučnicima je postajala jasnija veza između ova dva organizma. Ali nedavno su ih naveli na zaključak da UCYN-A nije samo u intimnom odnosu sa svojim domaćinom algi – oni su sada zajedno evoluirali do tačke u kojoj je UCYN-A dio same ćelije algi, postajući organela.
U dva nova rada, međunarodni timovi istraživača izlažu svoje dokaze.
Prvi, objavljen u martu 2024., pokazao je da UCYN-A i njegovi domaćini, vrste alge Braarudosphaera bigelowii, imaju slične omjere veličine, što ukazuje na to da su njihovi metabolizam isprepleteni.
„Upravo to se dešava sa organelama“, rekao je Zehr. “Ako pogledate mitohondrije i hloroplast, to je ista stvar: oni se povećavaju zajedno sa ćelijom.”
Gumeni pečat dolazi sa drugim papirom, koji predstavlja dokaz da UCYN-A uvozi proteine iz svojih ćelija domaćina, što je znak razvoja organela.
"Oni počinju da bacaju komadiće DNK, a njihovi genomi postaju sve manji i manji, i počinju da ovise o matičnoj ćeliji da bi ti genski proizvodi - ili sam protein - bili transportovani u ćeliju", objasnio je Zehr.
Kroz proteomičku analizu, Coale je potvrdio da se mnogi proteini na koje se UCYN-A oslanja da bi pravilno funkcionirali nastaju unutar domaćina algi i uvoze se. Zehr je to opisao kao "nešto poput ove čarobne slagalice koja se zapravo uklapa i funkcionira."
Novootkrivena organela nazvana je "nitroplast". Za razliku od drevnijih mitohondrija i hloroplasta, naučnici su datirali njegovu evoluciju prije otprilike 100 miliona godina. Već nam daje prozor u to kako fiksiranje dušika utječe na okeanske ekosisteme, a može imati implikacije i na poljoprivredu na suhom.
„Ovaj sistem je nova perspektiva fiksacije azota i mogao bi dati naznake o tome kako se takva organela može konstruisati u biljne biljke“, objasnio je Coale.
Zehr smatra da UCYN-A nije jedini te vrste, ali je prvi koji je pronađen. I spremni smo da se kladimo da će to zanimati istraživače u narednih 30 godina i dalje.
Dvije studije objavljene su u časopisima Cell and Science.
