Bakterie v houbách poskytují důkaz o původu složitého života
Bakterie v houbách poskytují důkaz o původu složitého života
Vědci, kteří používají malou dutý jehlu a kola na kola, se podařilo zasadit bakterie do větší buňky. To vytváří vztah, který se podobá těm, kteří zahájili vývoj složitého života.
6endosymbionické vztahy, ve kterých mikrobakteriální partner harmonicky žije v buňkách jiného organismu, lze nalézt v mnoha formách života, včetně hmyzu a hub. Vědci se domnívají, že mitochondrie - organely, které jsou zodpovědné za produkci energie v buňkách - byly vytvořeny jako bakterie, která byla nalezena útočištěm v předchůdce eukaryotických buněk. Chloroplasty byly vytvořeny, když předchůdce rostlin zaznamenal fotografii -nentátický mikroorganismus.
Stanovení faktorů, které tyto spojení vytvořily a udržovaly, je obtížné, protože jsou tak dávno. Aby se tomuto problému vyhnul, tým pod vedením mikrobiologa Julia Vorholt vyvinul v posledních letech endosymbiotické vztahy v laboratoři na Federálním technologickém institutu v Curychu (ETH Curych). Váš přístup používá 500-1000 nanometrovou jehlu k propíchnutí hostitelských buněk a poté vloží bakteriální buňky jednotlivě.
První pokusy často selhaly; Jedním z důvodů bylo, že potenciální symbion byl sdílen příliš rychle a zabil jeho pronajímatele 2 . Tým byl úspěšnější než přirozená symbióza mezi některými kmeny z plísňové rostliny patogen rhizopus microsporus a bakterie Mycetohabitan's Rhizoxinica se vzpamatovala, která produkuje toxin, který chrání houbu před predidem
Zavedení bakteriálních buněk do hub však bylo výzvou, protože mají silné buněčné stěny, které udržují vysoký vnitřní tlak. Poté, co byla zeď propíchnuta jehlou, vědci použili kola - později kompresor - k udržení dostatečného tlaku k zavedení bakterií.
Po počátečním šoku „operace“ houby pokračovaly v životních cyklech a produkovaly spory, z nichž některé obsahovaly bakterie. Když tyto spóry vyklíčily, bakterie byly také k dispozici v buňkách příští generace hub. To ukázalo, že nová endosymbióza byla přenesena na potomky - zásadní nález.
Bakteriální spóry však byly nízké. Ve smíšené populaci spór (některé s bakteriemi a některými bez) zmizely obsahující bakterie po dvou generacích. Za účelem zlepšení vztahů použili vědci třídiče fluorescenčních buněk k výběru sporů, které obsahovaly bakterie - které byly označeny zářícím proteinem - a tyto spóry šířily pouze v budoucích reprodukčních kolech. Po deseti generacích spóry obsahující bakterie vykreslily téměř stejně efektivně jako bakterie bez bakterií.
Základ pro tuto adaptaci není jasný. Sekvenování genomu identifikovalo některé mutace, které byly spojeny se zlepšeným úspěchem klíčení v houbě - kmen R. microsporus, o kterém není známo, že nosí endosymbiony - a nezjistily žádné změny v bakteriích.
Zdálo se, že linie, která byla nejefektivněji klíčí, omezila počet bakterií v každé spóre, říká Gabriel Giger, spoluautor studie a mikrobiolog v ETH Curychu. "Existují příležitosti pro tyto dva partnery žít lépe a jednodušší. To je pro nás velmi důležité."
Vědci o imunitním systému houby moc nevědí. Thomas Richards, evoluční biolog na Oxfordské univerzitě ve Velké Británii, však klade otázku, zda plísňový imunitní systém zabraňuje symbióze - a zda mutace v tomto systému mohou usnadnit vztahy. „Jsem velkým fanouškem této práce,“ dodává.
Eva Nowack, mikrobiologka na Heinrich Heine University Düsseldorf, Německo, byla překvapena, jak rychle se zdálo, že se vytvořilo úpravy symbiotického života. V budoucnu by chtěla vidět, co se stane po ještě delších obdobích; Například po více než 1 000 generacích.
Vývoj takových symbióz by mohl vést k vytvoření nových organismů s užitečnými vlastnostmi, jako je schopnost konzumovat oxid uhličitý nebo atmosférický dusík, říká Vorholt. "To je myšlenka: vytvořit nové vlastnosti, které organismus nemá a které by jinak bylo obtížné implementovat."