Niezwykle rzadkie połączenie dwóch form życia rodzi dramatyczne przewidywania ewolucyjne: „Nie zauważyliśmy tego”

Dwie formy życia połączyły się w jedną i jest to czwarty przypadek udokumentowania takiego zdarzenia w ciągu ostatnich dwóch miliardów lat. Początkowa endosymbioza dała początek złożonemu życiu, a za drugim razem pojawiły się rośliny, więc to nowe ewolucyjne odkrycie wzbudziło zainteresowanie na całym świecie.

Teraz badacz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, który kierował badaniem, dr Tyler Cole, ujawnił, że mogą istnieć inne nieudokumentowane przypadki łączenia się tych form życia. Zapytany, czy jego odkrycie oznacza, że ​​statystycznie prawdopodobne jest, że w przyszłości wystąpią także przypadki pierwotnej endosymbiozy, odpowiedział „absolutnie”.

„W oceanach, wszędzie i we wszystkich środowiskach, występuje ogromna różnorodność drobnoustrojów, które są niedostatecznie zbadane i nieznane” – Cole powiedział Yahoo News Australia. „Myślę więc, że jest bardzo prawdopodobne, że istnieją inne przypadki tego typu ewolucji organelli, których jeszcze nie zaobserwowaliśmy, a które prawdopodobnie mają miejsce w chwili obecnej” – powiedział.

Kiedy wcześniej występowała pierwotna endosymbioza?

Pierwotna endosymbioza opisuje proces A Wolno żyjący organizm zostaje wchłonięty przez inną komórkę, a następnie współewoluuje poza pierwotną symbiozą.

Przechodząc na chwilę do szczegółów technicznych, w przypadku nowo odkrytego nitroblastu sprawa jest prosta Komórka prokariotyczna Stało się bardziej złożone Komórka eukariotyczna. Raz w środku Komórka eukariotyczna, Komórka prokariotyczna Zasadniczo zaczyna funkcjonować jako mały narząd – tak zwany organella.

• Pierwotna endosymbioza po raz pierwszy pojawiła się około 1,5 do 2 miliardów lat temu i stworzyła mitochondria, które dały początek złożonemu życiu.

• Drugie wydarzenie miało miejsce między 1 a 1,5 miliarda lat temu i było również ważne, ponieważ utworzyły chloroplasty, a to utworzyło gałąź ewolucji, która stała się roślinami.

• Trzecie wydarzenie, które miało miejsce 100 milionów lat temu, spowodowało powstanie rodzaju komórki wytwarzającej kolor zwanej chromatoforem.

• Czwarte wydarzenie również miało miejsce około 100 milionów lat temu i to właśnie dało nam nitroblast.

Pierwsze dwa przypadki protoendosymbiozy doprowadziły do ​​powstania życia, jakie znamy, ale ostateczny wpływ trzeciego i czwartego udokumentowanego zdarzenia nie jest jeszcze znany, powiedział Cole.

„Trzecie wydarzenie to to, o którym tak naprawdę nikt nie wie, ponieważ jest tajemnicze. Zasadniczo jest to mały rodzaj ameby, który wchłonął sinice i rozwinął organelle” – powiedział.

„Jest bardzo młody. Nie zróżnicował się jeszcze w nic podobnego do człowieka ani w główną gałąź drzewa życia, ani w plastydy azotowe. Jest jednak tak nowy, że tak naprawdę się tego nie spodziewamy”.

Dlaczego powstaje organella?

Powodem wystąpienia pierwotnej endosymbiozy jest stworzenie sytuacji, w której obie formy życia wygrywają – jeden organizm może zaoferować coś, czego nie ma drugi.

W przypadku nitroblastu proces pochłaniania cyjanobakterii ostatecznie dał komórkom glonów, które wcześniej przetrwały dzięki fotosyntezie, zdolność zamiast tego do przetwarzania azotu.

Nie wiadomo, dlaczego glony jako pierwsze wchłonęły sinice. „Początkowe ustalenie tej interakcji mogło polegać na zapewnieniu cyjanobakteriom domu lub po prostu lepszego środowiska do życia” – powiedział Cole. Ale ostatecznie, pomyślał, glony utraciły zdolność do fotosyntezy, a tym samym wzmocnił się ich związek z cyjanobakteriami, co doprowadziło do ich przekształcenia w organelle. Po raz pierwszy udokumentowano organelle wiążące azot.

Dlaczego powinienem dbać o endosymbiozę pierwotną?

Cole uważa, że ​​odkrycie na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles ma znaczenie dla współczesnego rolnictwa, w którym inżynierowie próbują sztucznie odtworzyć ten proces.

„Mogłoby to stanowić mapę drogową w kierunku niektórych syntetycznych nitroplastów” – powiedział. „Istnieje zainteresowanie projektowaniem sztucznych organelli różnych typów. Dostarcza to dowodów na istnienie innej organelli, która jest znacznie nowsza niż ta starożytna.

Nie ma pewności, czy organizm ten będzie mógł zostać wykorzystany do osiągnięcia dalszego postępu w medycynie człowieka. „Będziemy musieli poczekać i zobaczyć. Myślę, że zdecydowanie istnieje duże zainteresowanie tym, jak powstają organelle, jak są utrzymywane i jak ewoluowały. Myślę, że jest za wcześnie, aby powiedzieć, czego możemy się z tego nauczyć .”

Jak znaleziono organizm?

Wiadomo, że nitroblast występuje bardzo powszechnie w oceanach świata. Po raz pierwszy zsekwencjonował go profesor Jonathan Zehr z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz w 1998 roku przy użyciu próbek pobranych z Oceanu Spokojnego, a jego współpracownicy spędzili lata na badaniu tego dziwnego organizmu, który nazwali UCYN-A.

W międzyczasie, 9 000 kilometrów dalej, w Kochi w Japonii, paleontolog Kyoko Hagino próbowała wyhodować organizm żywiciela, co zajęło ponad 10 lat.

Pierwotnie sądzono, że UCYN-A jest endosymbiontem – to znaczy rodzajem organizmu żyjącego wewnątrz ciała lub komórek innego organizmu – ale obecnie stwierdzono, że te dwie formy życia połączyły się i wyewoluowały razem.

Coyle uważa, że ​​prawdopodobnie istnieje wiele podobnych przykładów z całego spektrum, od endosymbiozy po organelle, które nie zostały jeszcze odkryte. „Myślę, że jest bardzo prawdopodobne, że w przyszłości odkryjemy więcej przykładów istniejących w różnych miejscach tego spektrum” – powiedział.

Odkrycie to zostało opublikowane w czasopiśmie Nauki.

Czy lubisz dziwne i cudowne środowisko Australii? Dostawać Nowy biuletyn Zobacz najlepsze historie tygodnia.