Seente bakterid annavad tõendusmaterjali keeruka elu päritolu
Seente bakterid annavad tõendusmaterjali keeruka elu päritolu
Teadlased, kes kasutavad pisikest õõnsat nõela ja jalgrattapump, on õnnestunud istutada bakterid suuremasse raku. See loob suhte, mis sarnaneb neile, kes on algatanud keeruka elu arengu.
See jõudlus, mis avaldati ajakirjas Nature 2. oktoobril, 1 võiks aidata teadlasi, kes mõistavad enam kui ühe miljardi aasta originaaltesid, mis on mõeldud temperatuuril.
Endosümpoonsed suhted, milles mikrobakteriaalne partner elab harmooniliselt teise organismi rakkudes, võib leida paljudest eluvormidest, sealhulgas putukad ja seened. Teadlased usuvad, et mitokondrid - rakkudes energiatootmise eest vastutavad organellid - loodi bakterina leitud eukarüootsete rakkude esivanem. Kloroplastid loodi siis, kui taimede esivanem salvestas foto -sünteetilise mikroorganismi.
Neid ühendusi moodustunud ja säilitatavate tegurite määramine on keeruline, kuna need on nii kaua aega tagasi. Selle probleemi vältimiseks on meeskond mikrobioloogi Julia Vorholti juhendamisel viimastel aastatel välja töötanud laboris endosümmbiootilised suhted Zürichi föderaalses tehnoloogiainstituudis (eth Zürich). Teie lähenemisviis kasutab peremeesrakkude läbistamiseks 500-1000 nanomeetri laiust nõela ja sisestage bakterrakud eraldi.
Esimesed katsed ebaõnnestusid sageli; Selle üks põhjus oli see, et potentsiaalne sümbion jagati liiga kiiresti ja tappis tema üürileandja 2 . Meeskond oli edukam kui loomulik sümbioos seentaime patogeeni Rhizopus Microsporus ja bakteri mütsetohabiitaani Rhizoxinica taastatud hõimude vahel, mis tekitab toksiini, mis kaitseb seenet eelnevalt.
Bakterirakkude sissejuhatus seentesse oli aga väljakutse, kuna neil on paksud rakuseinad, mis säilitavad kõrge siserõhu. Pärast seina nõelaga läbistamist kasutasid teadlased bakterite tutvustamiseks piisavalt survet jalgrattapumpa - hiljem kompressori.
Pärast "operatsiooni" esialgset šokki jätkasid seened oma elutsüklit ja tekitasid eoseid, millest mõned sisaldasid baktereid. Kui need eosed tärkasid, olid järgmise põlvkonna seente rakkudes saadaval ka bakterid. See näitas, et uus endosümbioos oli ülekantav järglastele - see on ülioluline leid.
Kuid bakterite eosed olid madalad. Eoste segapopulatsioonis (mõned bakterid ja mõned ilma) kadusid bakterid kahe põlvkonna pärast. Suhete parandamiseks kasutasid teadlased fluorestsentsrakusorterit eoste valimiseks, mis sisaldasid baktereid - mis olid märgitud särava valguga - ja levitasid neid eoseid ainult tulevastes paljunemisvoorudes. Kümne põlvkonna pärast tärkasid baktereid sisaldavad eosed peaaegu sama tõhusalt kui bakteriteta.
Selle kohanemise alus pole selge. Genoomi järjestamine tuvastas mõned mutatsioonid, mis olid seotud seente parema idanemise eduga - R. Microsporuse hõim, mis ei ole teadaolevalt endosonümbioone kandmas - ja ei leidnud bakterite muutusi.
Kõige tõhusamalt idanenud joon näis piiravat igas spooris bakterite arvu, ütles uuringu CO -autor Gabriel Giger ja Eth Zürichi mikrobioloog. "Neil kahel partneril on võimalusi paremini ja lihtsamini elada. See on meie jaoks väga oluline."
Teadlased ei tea seente immuunsussüsteemist palju. Kuid Suurbritannia Oxfordi ülikooli evolutsioonibioloog Thomas Richards küsib, kas seenharu immuunsussüsteem takistab sümbioosi - ja kas selle süsteemi mutatsioonid võivad suhteid hõlbustada. "Olen selle töö suur fänn," lisab ta.
Heinrich Heine ülikooli Düsseldorfi mikrobioloog, Saksamaal,Eva Nowack oli üllatunud, kui kiiresti näis olevat loodud sümbiootilise elu kohandamine. Tulevikus tahaks ta näha, mis juhtub pärast pikemat perioodi; Näiteks enam kui 1000 põlvkonna pärast.
Selliste sümbiooside väljatöötamine võib viia kasulike omadustega uute organismide loomiseni, näiteks võime tarbida süsinikdioksiidi või atmosfääri lämmastikku, ütles Vorholt. "See on idee: luua uusi omadusi, mida organismil pole ja mida muidu oleks keeruline rakendada."
-
Giger, G. H. et al. Loodus https://doi.org/10.1038/S41586-024-08010-X (2024).
-
Gäbelein, C. G., Reiter, M. A., Ernst, C., Giger, G. H. & Vorholt, J. A. ACS Synth. Biol. 11, 3388–3396 (2022).