تقدم البكتيريا في الفطر دليلًا على أصول الحياة المعقدة

تقدم البكتيريا في الفطر دليلًا على أصول الحياة المعقدة

تمكن العلماء الذين يستخدمون إبرة مجوفة صغيرة ومضخة دراجة من زرع البكتيريا في خلية أكبر. هذا يخلق علاقة تشبه أولئك الذين بدأوا تطور الحياة المعقدة.

هذا الأداء ، الذي تم نشره في مجلة Nature في 2 أكتوبر ، 1 الباحثين الذين يفهمون أصول أكثر من مليار سنة واحدة إلى ظهور مخصص مثل mitochondria و chororia.

العلاقات الإندوسوية التي يمكن فيها العثور على شريك الدقيقة التي تعيش في خلايا كائن حي آخر في العديد من أشكال الحياة ، بما في ذلك الحشرات والفطريات. يعتقد العلماء أن الميتوكوندريا - العضيات المسؤولة عن إنتاج الطاقة في الخلايا - تم إنشاؤها كجريدة للبكتيريا لجد الخلايا حقيقية النواة. تم إنشاء البلاستيدات الخضراء عندما سجل سلف النباتات كائنًا دقيقًا ناعمًا.

تحديد العوامل التي شكلت هذه الاتصالات والحفاظ عليها أمر صعب لأنها منذ فترة طويلة. لتجنب هذه المشكلة ، طور فريق تحت إشراف عالم الأحياء المجهرية جوليا فورهولت علاقات مع المختبر في المختبر في السنوات الأخيرة في المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا في زيوريخ (ETH Zurich). يستخدم نهجك إبرة واسعة النانومتر 500-1000 لاختراق الخلايا المضيفة ثم إدراج الخلايا البكتيرية بشكل فردي.

فشلت المحاولات الأولى في كثير من الأحيان ؛ كان أحد أسباب ذلك هو أن التكاثر المحتمل تمت مشاركته بسرعة كبيرة وقتل مالك العقار 2 . كان الفريق أكثر نجاحًا من التعايش الطبيعي بين بعض قبائل الممرضات الممرضة للنباتات الفطرية Rhizopus microsporus و bacterium mycetohabitan rhizoxinica التي تنتج توكسين يحمي الفطريات من Predate

مع ذلك ، كان إدخال الخلايا البكتيرية في الفطر تحديًا لأنها تحتوي على جدران خلايا سميكة تحافظ على ضغط داخلي مرتفع. بعد اختراق الجدار بالإبرة ، استخدم الباحثون مضخة دراجة - لاحقًا ضاغط - للحفاظ على ضغط كاف لإدخال البكتيريا.

بعد الصدمة الأولية لـ "العملية" ، واصلت الفطر دورات حياتها وإنتاج جراثيم ، والتي تحتوي بعضها على البكتيريا. عندما تنبت هذه الجراثيم ، كانت البكتيريا متاحة أيضًا في خلايا الجيل القادم من الفطريات. أظهر هذا أن الإندوسيوم الجديد قابل للتحويل إلى النسل - وهو اكتشاف حاسم.

ومع ذلك ، كانت الجراثيم البكتيرية منخفضة. في مجموعة مختلطة من الجراثيم (بعضها مع البكتيريا وبعضها بدون) ، اختفت البكتيريا التي تحتوي على جيلتين. من أجل تحسين العلاقات ، استخدم الباحثون كورف خلية الفلورسنت لاختيار جراثيم تحتوي على البكتيريا - التي تم تمييزها ببروتين ساطع - ونشرت هذه الجراثيم فقط في جولات الإنجاب المستقبلية. بعد عشرة أجيال ، انتشرت الجراثيم المحتوية على البكتيريا بكفاءة تقريبًا مثل تلك التي لا تحتوي على بكتيريا.

أساس هذا التكيف غير واضح. حدد تسلسل الجينوم بعض الطفرات التي ارتبطت بنجاح الإنبات المحسّن في الفطر - قبيلة R. microsporus ، والتي من غير المعروف أن ترتدي السموث - ولم تجد أي تغييرات في البكتيريا.

يبدو أن الخط الذي كان ينبت بشكل فعال يحد من عدد البكتيريا في كل بوغ. "هناك فرص لهذين الشريكين للعيش بشكل أفضل وأسهل. هذا شيء مهم للغاية بالنسبة لنا."

لا يعرف الباحثون الكثير عن الجهاز المناعي. لكن توماس ريتشاردز ، عالم الأحياء التطوري في جامعة أكسفورد ، المملكة المتحدة ، يتساءل عما إذا كان الجهاز المناعي الفطري يمنع التعايش - وما إذا كانت الطفرات في هذا النظام يمكن أن تسهل العلاقات. ويضيف: "أنا معجب كبير بهذا العمل".

إيفا نوفاك ، عالم الأحياء الدقيقة في جامعة هاينريش هاين دوسلدورف ، ألمانيا ، فوجئت بمدى سرعة تعديلات الحياة التكافلية. في المستقبل تود أن ترى ما سيحدث بعد فترات أطول ؛ على سبيل المثال بعد أكثر من 1000 جيل.

يمكن أن يؤدي تطور مثل هذه التكاثرات إلى إنشاء كائنات جديدة ذات خصائص مفيدة ، مثل القدرة على استهلاك ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين في الغلاف الجوي ، كما يقول Vorholt. "هذه هي الفكرة: لإنشاء خصائص جديدة لا يتمتع بها الكائن الحي والتي سيكون من الصعب تنفيذها."

1. giger ، G. H. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x (2024).

   article
    

2. Gäbelein ، C. G. ، Reiter ، M. A. ، Ernst ، C. ، Giger ، G. H. & Vorholt ، J. A. ACS Synth. بيول. 11 ، 3388-3396 (2022).

   تنزيل المراجع