Бактериите в гъбите предоставят доказателства за произхода на сложния живот

Бактериите в гъбите предоставят доказателства за произхода на сложния живот

Учените, които използват мъничка куха игла и велосипедна помпа, са успели да засадят бактерии в по -голяма клетка. Това създава връзка, която прилича на онези, които са инициирали еволюцията на сложния живот.

Ендосимбионични връзки, в които микробактериален партньор живеят хармонично в клетките на друг организъм, могат да бъдат намерени в многобройни форми на живот, включително насекоми и гъбички. Учените смятат, че митохондриите - органите, които са отговорни за производството на енергия в клетките - са създадени като бактерия, открити убежище в прародител на еукариотните клетки. Хлоропластите са създадени, когато прародителят на растенията е записал снимка -античен микроорганизъм.

Определянето на факторите, които са формирали и поддържали тези връзки, е трудно, защото те са толкова отдавна. За да избегне този проблем, екип под ръководството на микробиолога Джулия Ворхолт разработи ендосимбиотични отношения в лабораторията през последните години във Федералния технологичен институт в Цюрих (ETH Zurich). Подходът ви използва игла с ширина 500-1000 нанометър, за да пробие гостоприемни клетки и след това да вмъкне бактериални клетки поотделно.

Първите опити често се проваляха; Една от причините за това беше, че потенциалният Symbion беше споделен твърде бързо и уби своя хазяин 2 . Екипът беше по -успешен от естествената симбиоза между някои племена от гъбичния растителен патоген Rhizopus microsporus и възстановената Rhizoxinica на бактерия Mycetohabitan, която произвежда токсин, който предпазва гъбичката от предхождаща предхожда

Въвеждането на бактериални клетки в гъбите обаче беше предизвикателство, тъй като имат дебели клетъчни стени, които поддържат високо вътрешно налягане. След като стената беше пробита с иглата, изследователите използваха велосипедна помпа - по -късно компресор - за да поддържат достатъчно налягане, за да въведат бактериите.

След първоначалния шок от "операцията", гъбите продължиха жизнените си цикли и произвеждаха спори, някои от които съдържаха бактерии. Когато тези спори са поникнали, бактериите са били налични и в клетките на следващото поколение гъбички. Това показа, че новата ендосимбиоза е прехвърляща на потомството - решаваща находка.

Въпреки това, бактериалните спори бяха ниски. В смесена популация от спори (някои с бактерии и други без), съдържането на бактерии изчезна след две поколения. За да подобрят отношенията, изследователите използваха флуоресцентна клетъчна сортиране, за да изберат спори, които съдържат бактерии - които бяха маркирани с блестящ протеин - и разпространиха само тези спори в бъдещи репродуктивни кръгове. След десет поколения спорите, съдържащи бактерии, се появиха почти толкова ефективно, колкото тези без бактерии.

Основата за тази адаптация не е ясна. Genom секвенирането идентифицира някои мутации, които са свързани с подобрения успех на покълването в гъбата - племе от R. microsporus, за което не е известно, че носи ендосимбиони - и не открива промени в бактериите.

Изследователите не знаят много за имунната система на гъбите. Но Томас Ричардс, еволюционен биолог от Оксфордския университет, Великобритания, се чуди дали гъбичната имунна система предотвратява симбиозата - и дали мутациите в тази система могат да улеснят връзките. "Аз съм голям фен на тази работа", добавя той.

Ева Новак, микробиолог в университета Хайнрих Хайне Дюселдорф, Германия, беше изненадан от това колко бързо корекции на симбиотичния живот изглежда са създадени. В бъдеще тя би искала да види какво ще се случи след още по -дълги периоди; Например след повече от 1000 поколения.

Развитието на такива симбиози може да доведе до създаване на нови организми с полезни свойства, като способността за консумация на въглероден диоксид или атмосферен азот, казва Ворхолт. "Това е идеята: да се създадат нови свойства, които организмът няма и това би било трудно да се приложи."

1. Giger, G. H. et al. Природа https://doi.org/10.1038/S41586-024-08010-x (2024).

   статия
    

2. Gäbelein, C. G., Reiter, M. A., Ernst, C., Giger, G. H. & Vorholt, J. A. ACS Synth. Биол. 11, 3388–3396 (2022).

   статия
   Изтеглете справки