A gombák baktériumai bizonyítékot szolgáltatnak a komplex élet eredetére

A gombák baktériumai bizonyítékot szolgáltatnak a komplex élet eredetére

tudósok, akik apró üreges tűt és kerékpáros szivattyút használnak, sikerült baktériumokat ültetni egy nagyobb cellába. Ez olyan kapcsolatot hoz létre, amely hasonlít azokra, akik kezdeményezték a komplex élet alakulását.

Ez a teljesítmény, amelyet október 2-án tettek közzé a Nature folyóiratban, 1 segíthet a kutatóknak, akik több mint egy milliárd évig értik meg a speciális organellák, például a mitokondria és a Chloroplasztia eredetét.

endosimbionikus kapcsolatok, amelyekben a mikrobaktériumi partner harmonikusan él egy másik szervezet sejtjeiben az élet számos formájában, beleértve a rovarokat és a gombákat. A tudósok úgy vélik, hogy a mitokondriumokat - a sejtek energiatermeléséért felelős organellákat -, amikor egy baktérium menedéket talált az eukarióta sejtek ősijában. A kloroplasztok akkor jöttek létre, amikor a növények őse foto -szintetikus mikroorganizmust rögzített.

Az ezeket a kapcsolatokat kialakított és fenntartó tényezők meghatározása nehéz, mert olyan régen vannak. A probléma elkerülése érdekében Julia Vorholt, a mikrobiológus irányítása alatt álló csapat endosimbiotikus kapcsolatokat alakított ki a laboratóriumban az utóbbi években a Zürich Szövetségi Technológiai Intézetében (ETH Zürich). Az Ön megközelítése 500-1000 nanométer széles tűt használ a gazdasejtek áttörésére, majd a baktériumsejteket külön-külön helyezve.

Az első kísérletek gyakran kudarcot vallottak; Ennek egyik oka az volt, hogy a potenciális szimbólumot túl gyorsan megosztották, és megölték a földesúrját. A csapat sikeresebb volt, mint egy természetes szimbiózis a Rhizopus mikrosporus és a Mycetohabitan baktériumának rhizoxinica baktériuma és a baktériumok néhány törzse között.

A baktériumsejtek bevezetése a gombába azonban kihívást jelentett, mivel vastag sejtfalak vannak, amelyek magas belső nyomást gyakorolnak. Miután a falat átszúrták a tűvel, a kutatók kerékpárszivattyút - később egy kompresszort - használtak, hogy elegendő nyomást tartsanak a baktériumok bevezetésére.

A "művelet" kezdeti sokkja után a gombák folytatták életciklusukat és spórákat termeltek, amelyek közül néhány baktériumokat tartalmazott. Amikor ezek a spórák csíráztak, baktériumok is rendelkezésre álltak a gombák következő generációjának sejtjeiben. Ez azt mutatta, hogy az új endosymbiosis átkerült az utódokra - ez egy kritikus megállapítás.

A baktérium -spórák azonban alacsonyak voltak. A spórák vegyes populációjában (némelyik baktériumokkal és mások nélkül) a baktériumok tartalma két generáció után eltűnt. A kapcsolatok javítása érdekében a kutatók egy fluoreszcens sejtválasztót használtak olyan spórák kiválasztására, amelyek baktériumokat tartalmaztak - amelyeket egy ragyogó fehérjével jelöltek meg -, és ezeket a spórákat csak a jövőbeli reproduktív fordulókban terjesztették. Tíz generáció után a baktériumtartalmú spórák szinte ugyanolyan hatékonyan kihajtottak, mint a baktériumok nélküli.

Ennek az adaptációnak az alapja nem egyértelmű. A Genom szekvenálás néhány mutációt azonosított, amelyek a gomba jobb csírázási sikeréhez kapcsolódtak - az R. mikrosporus törzse, amelyről nem ismert, hogy endoszimbionokat visel -, és nem talált változást a baktériumokban.

A kutatók nem sokat tudnak a gombák immunrendszeréről. Thomas Richards, az Egyesült Királyság Oxfordi Egyetem evolúciós biológusa azonban azon töprengett, vajon a gombás immunrendszer megakadályozza -e a szimbiózist - és hogy a rendszer mutációi megkönnyíthetik -e a kapcsolatokat. "Nagy rajongója vagyok ennek a műnek" - tette hozzá.

Eva Nowack, a németországi Düsseldorf Heinrich Heine Egyetem mikrobiológusának mikrobiológusa meglepődött, hogy a szimbiotikus élethez való kiigazítás milyen gyorsan jött létre. A jövőben szeretné megnézni, mi fog történni még hosszabb időtartamok után; Például több mint 1000 generáció után.

Az ilyen szimbiózisok kialakulása új organizmusok létrehozásához vezethet hasznos tulajdonságokkal, például a szén -dioxid vagy a légköri nitrogén fogyasztásának képességéhez - mondja Vorholt. "Ez az ötlet: új tulajdonságok létrehozása, amelyek egy szervezetnek nincsenek, és egyébként nehéz lenne végrehajtani."

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

   cikk
   cikk cikk hivatkozása cikk referenciája.  

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

   cikk
    

Referenciák letöltése