Treći korak u evoluciji: Ponovno zabeležena endosimbioza posle milijardu godina
Naučnici iz Japana i Amerike su uočili ponavljanje jedinstvene evolutivne pojave koja se u istoriji Zemlje do sada dogodila samo dva puta, obeležavajući ključne momente u evoluciji života.Prvi put u najmanje milijardu godina, dva živa organizma su se sjedinila u jedan, stvarajući priliku za nastanak novih formi života.
- Datum: April 23, 2024
- Oblasti:nonenonenone
Naučnici iz Japana i Amerike su uočili ponavljanje jedinstvene evolutivne pojave koja se u istoriji Zemlje do sada dogodila samo dva puta, obeležavajući ključne momente u evoluciji života. Prvi put u najmanje milijardu godina, dva živa organizma su se sjedinila u jedan, stvarajući priliku za nastanak novih formi života.
Fenomen primarne endosimbioze se dešava kada jedan mikrobni organizam apsorbuje drugi i počne da ga koristi kao sopstveni organ. Domaćin simbiotu obezbeđuje hranljive materije, energiju, pruža zaštitu i druge benefite, sve dok simbiot ne može preživeti samostalno i postaje sastvani deo domaćina – ili, što je poznato kao organela u mikrobnim ćelijama.
U istoriji života na Zemlji, primarna endosimbioza je retka pojava koja se smatra monumentalnim preokretom. Ovaj proces se desio samo dva puta u poznatoj istoriji evolucije, donoseći revolucionarne promene i otvarajući vrata novim oblicima života.
Prvi ključni trenutak se dogodio pre oko 2,2 milijarde godina, kada je arheja uspešno apsorbovala bakteriju, transformišući je u mitohondriju – esencijalnu organelu za proizvodnju energije unutar ćelije. Ovaj preobražaj je bio ključan za razvoj složenih oblika života, što mitohondriju čini poznatom kao “energetski centar ćelije”.
Druga značajna epizoda se odigrala pre otprilike 1,6 milijardi godina, kada su evoluirane ćelije prisvojile cijanobakterije, pretvarajući ih u hloroplaste. Ova transformacija omogućila je biljkama sposobnost fotosinteze i takođe dala prepoznatljivu zelenu boju.
U nedavnom istraživanju, naučnici iz Japana i Amerike su primetili ponavljanje procesa primarne endosimbioze. Alga Braarudosphaera bigelowii je apsorbovala cijanobakteriju, omogućavajući joj sposobnost direktnog “fiksiranja” azota iz vazduha i stvaranje esencijalnih jedinjenja za njen rast i razvoj. Iako je prvobitno izgledalo da je B. bigelowii uspostavila sličnu simbiozu sa bakterijom UCYN-A, detaljnom analizom otkriveno je da je veza između ova dva organizma mnogo dublja i kompleksnija nego što se prvobitno mislilo.
Naučnici su u ovom istraživanju otkrili fascinantnu konzistentnost u odnosu na veličinu između alge i bakterije UCYN-A kod srodnih vrsta algi. Njihov rast izgleda da je regulisan razmenom hranljivih materija, što ukazuje na povezane metabolizme. Jonathan Zehr, jedan od autora istraživanja, uporedio je ovaj proces sa funkcionisanjem organela poput mitohondrija i hloroplasta, ističući identičan princip rasta proporcionalan veličini ćelije.
Rendgenskim posmatranjem unutrašnjosti živih ćelija algi, otkriveno je da su repliciranje i deoba ćelija sinhronizovane između domaćina i simbiote, dodatno potvrđujući primarnu endosimbiozu. Poređenjem proteina izolovane bakterije UCYN-A sa onima u algama, zaključeno je da UCYN-A može proizvesti samo polovinu neophodnih proteina, dok ostatak pruža domaćin.
“Ovo je ključni indikator da se transformacija događa od endosimbionta ka organeli,” istakao je Zehr. “Vidimo da bakterije počinju da smanjuju svoj genom, eliminišući nepotrebne delove DNK i zaviseći od ćelije domaćina za esencijalne gene i proteine koji se transportuju unutar ćelije.”
Na osnovu ovih nalaza, zaključeno je da UCYN-A funkcioniše kao potpuna organela, koja je dobila naziv nitroplast. Istraživanja sugerišu da je ovaj proces transformacije započeo pre otprilike 100 miliona godina. Iako se to može činiti kao dugo vremensko razdoblje, ono je zapravo kratkotrajno u poređenju sa evolucijom mitohondrija i hloroplasta.
Naučnici su ambiciozni u svojim daljim istraživanjima nitroplasta, težeći da utvrde njegovu prisutnost u drugim ćelijama i moguće posledice ovog otkrića. Ova novootkrivena sposobnost može otvoriti vrata novim metodama za unapređenje biljne proizvodnje, omogućavajući naučnicima da efikasnije unose fiksiranje azota u biljke radi optimizacije useva.