U 3,5 milijarde godina otkako se prvi put razvio život na Zemlji, smatralo se da su se bakterije spojile s drugim organizmima u samo tri navrata, što to čini iznimno rijetkim evolucijskim događajem.
Sada je pronađen četvrti primjer, u jednostaničnoj algi uobičajenoj u okeanima. Smatralo se kako te alge pretvaraju atmosferski dušik u iskoristiv amonijak uz pomoć bakterije.
Tyler Coale s Kalifornijskog univerziteta u Santa Cruzu (Sjedinjene Države) i njegovi kolege sada su pokazali kako je ova bakterija evoluirala u novu staničnu strukturu ili organelu.
To je prva poznati organela koji veže dušik ili nitroplast, i mogla bi biti ključ uspjeha ovih algi koje je moguće naći diljem svjetskih okeana.
Četvrti primjer endosimbioze
Sasvim je uobičajeno da jedna vrsta živi unutar stanica druge u obostrano korisnom odnosu koji se naziva endosimbioza.
Na primjer, stanice u korijenju mahunarki kao što je grašak ugošćuju bakterije koje vežu dušik. Uspjeh žohara djelomično je posljedica endosimbiotskih bakterija koje proizvode bitne hranjive tvari.
Neke stanice čak ugošćuju više endosimbionta.
Iako endosimbiotski odnosi mogu postati vrlo bliski, u gotovo svim slučajevima organizmi ostaju različiti. Na primjer, mahunarke dobivaju korijenske bakterije iz tla. I dok se bakterije žohara prenose u jajima, one žive u specijaliziranim stanicama, a ne u svakoj stanici.
Ali u tri slučaja endosimbionti su se stopili sa svojim domaćinima i postali njihov temeljni dio.
Mitohondriji koji proizvode energiju nastali su spajanjem bakterije s drugom jednostavnom stanicom, formirajući složene stanice od kojih su nastale životinje, biljke i gljive.
Biljke su nastale kada se cijanobakterija spojila sa složenom stanicom da bi formirala kloroplast, organelu koja provodi fotosintezu.
A prije oko 60 miliona godina, još jedna cijanobakterija spojila se s amebom, formirajući drugačiju fotosintetsku organelu nazvanu kromatofor, koji se nalazi samo u nekoliko vrsta Paulinella.
Biljna mašina za vezanje dušika
Sumnjalo se više od desetljeća kako je cijanobakterija poznata kao UCYN-A, koja živi unutar jednostanične alge Braarudosphaera bigelowii postala organela.
Međutim, proučavanje partnerstva bilo je teško sve dok članica tima Kyoko Hagino sa Univerziteta Kochi u Japanu nije pronašla načine za održavanje B. bigelowii na životu u laboratoriju.
To je omogućilo timu korištenje tehnikeu meke rendgenske tomografije kako bi promatrali što se događa dok se stanice algi dijele.
Tako su otkrili kako se UCYN-A dijeli zajedno sa stanicom alge, pri čemu svaka stanica kćer nasljeđuje jedan UCYN-A.
Tim je također otkrio kako oko polovica od oko 2.000 različitih bjelančevina unutar UCYN-A dolazi od algi domaćina, umjesto proizvodnje unutar UCYN-A.
Mnogi od uvezenih proteina pomažu UCYN-A fiksirati dušik. Također se čini da postoji specijalizirani sistem za isporuku proteina u UCYN-A, kao što postoji i za druge organele.
Sve uvezene bjelančevine imaju dodatni odjeljak za koji se smatra da je 'naljepnica s adresom' koja ih označava za isporuku UCYN-A.
Proizvodnja i upotreba dušičnih gnojiva glavni je izvor emisije stakleničkih plinova, kao i trošak za poljoprivrednike. Stoga postoji veliko zanimanje za modificiranje usjevnih biljaka kako bi mogle popraviti vlastiti dušik kao što to čine mahunarke, piše New Scientist.
