Bakterije u gljivama pružaju dokaze o podrijetlu složenog života

Bakterije u gljivama pružaju dokaze o podrijetlu složenog života

Znanstvenici koji koriste sićušnu šuplju iglu i pumpu za bicikle uspjeli su posaditi bakterije u veću stanicu. To stvara odnos koji nalikuje onima koji su pokrenuli evoluciju složenog života.

Ova izvedba, koja je objavljena u časopisu Nature 2. listopada, 1 Mogla bi pomoći istraživačima koji razumiju podrijetlo više od milijardi u milijardima u milijardu godina.

Endosimbionski odnosi u kojima se mikrobakterijski partner skladno živi u stanicama drugog organizma može se naći u brojnim oblicima života, uključujući insekte i gljive. Znanstvenici vjeruju da su mitohondrije - organele odgovorne za proizvodnju energije u stanicama - stvorene kao bakterija pronađena utočište u precima eukariotskih stanica. Kloroplasti su stvoreni kada je predak biljaka zabilježio foto -sintino mikroorganizam.

Određivanje faktora koji su formirali i održavali ove veze teško je jer su tako davno. Kako bi izbjegao ovaj problem, tim pod vodstvom mikrobiologa Julia Vorholt posljednjih je godina razvio endosimbiotske odnose u laboratoriju na Saveznom tehnološkom institutu u Zurichu (ETH Zurich). Vaš pristup koristi iglu širokog nanometra od 500-1000 za probijanje stanica domaćina, a zatim pojedinačno umetanje bakterijskih stanica.

Prvi pokušaji često nisu uspjeli; Jedan od razloga za to bio je taj što je potencijalna simbiona prebrzo podijeljena i ubila je svog posjednika 2 . Tim je bio uspješniji od prirodne simbioze između nekih plemena gljivične biljne patogene Rhizopus Microsporus i bakterija Mycetohabitan's Rhizoxinica, koji proizvodi toksin koji štiti gljivicu od prethodne

Uvođenje bakterijskih stanica u gljive, međutim, bio je izazov jer imaju debele stanične stijenke koji održavaju visoki unutarnji pritisak. Nakon što je zid probijen iglom, istraživači su koristili pumpu za bicikle - kasnije kompresor - kako bi održali dovoljno pritiska da uvede bakterije.

Nakon početnog šoka "operacije", gljive su nastavile životne cikluse i proizvele spore, od kojih su neke sadržavale bakterije. Kad su ove spore proklijale, bakterije su bile dostupne i u stanicama sljedeće generacije gljivica. To je pokazalo da je nova endosimbioza prenosiva na potomstvo - ključni nalaz.

Međutim, bakterijske spore bile su niske. U mješovitoj populaciji spora (neke s bakterijama i nekima bez), koje sadrže bakterije nakon dvije generacije. Da bi poboljšali odnose, istraživači su koristili sorter fluorescentne stanice za odabir spora koje su sadržavale bakterije - koje su bile označene sjajnim proteinom - i samo su ove spore propagirali u budućim reproduktivnim krugovima. Nakon deset generacija, spore koje sadrže bakterije klijale su gotovo jednako učinkovito kao i one bez bakterija.

Osnova ove prilagodbe nije jasna. Sekvenciranje gema identificiralo je neke mutacije koje su bile povezane s poboljšanim uspjehom klijanja u gljivama - plemenom R. Microsporus, za koje nije poznato da nose endosimbion - i nije utvrdilo promjene u bakterijama.

Čini se da je linija koja je najučinkovitije klijala ograničavala broj bakterija u svakoj spori, kaže Gabriel Giger, ko -autor studije i mikrobiolog u ETH Zurichu. "Postoje mogućnosti da ta dva partnera žive bolje i lakše. To je nešto što je za nas vrlo važno."

Istraživači ne znaju puno o imunološkom sustavu gljiva. Ali Thomas Richards, evolucijski biolog sa Sveučilišta u Oxfordu u Velikoj Britaniji, pita se hoće li gljivični imunološki sustav sprječavati simbiozu - i mogu li mutacije u ovom sustavu olakšati odnose. "Veliki sam obožavatelj ovog djela", dodaje.

Eva Nowack, mikrobiologinja sa Sveučilišta Heinrich Heine Düsseldorf, Njemačka, bila je iznenađena kako se činilo da se čini da su se brzo prilagođavanje simbiotskog života. U budućnosti bi željela vidjeti što će se dogoditi nakon još dužeg razdoblja; Na primjer nakon više od 1.000 generacija.

Razvoj takvih simbioza mogao bi dovesti do stvaranja novih organizama s korisnim svojstvima, poput sposobnosti konzumiranja ugljičnog dioksida ili atmosferskog dušika, kaže Vorholt. "Ovo je ideja: stvoriti nova svojstva koja organizam nema i to bi inače bilo teško implementirati."

1. giger, G. H. i sur. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x (2024).

   Članak
    

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

   članak
    

Preuzmite reference