Baktērijas sēnēs sniedz pierādījumus par sarežģītas dzīves izcelsmi
Baktērijas sēnēs sniedz pierādījumus par sarežģītas dzīves izcelsmi
Zinātniekiem, kuri izmanto niecīgu dobu adatu un velosipēdu sūkni, ir izdevies stādīt baktērijas lielākajā šūnā. Tas rada attiecības, kas atgādina tos, kuri ir ierosinājuši sarežģītas dzīves attīstību.
Šī izrāde, kas tika publicēta žurnālā Nature 2. oktobrī, 1 varētu palīdzēt pētniekiem, kas izprot vairāk nekā viena miljarda gadu vairāk nekā vienu miljardu gadu.
Endosimbioniskās attiecības, kurās mikrobakteriālais partneris harmoniski dzīvo cita organisma šūnās, var atrast daudzos dzīves veidos, ieskaitot kukaiņus un sēnītes. Zinātnieki uzskata, ka mitohondriji - organelli, kas ir atbildīgi par enerģijas ražošanu šūnās - tika izveidoti kā baktērija, kas tika atrasts patvērums eikariotu šūnu senčā. Hloroplasti tika izveidoti, kad augu sencis reģistrēja fotoattēlu sintucisks mikroorganisms.
Ir grūti noteikt faktorus, kas izveidojuši un uzturējuši šos savienojumus, jo tie ir tik sen. Lai izvairītos no šīs problēmas, komanda mikrobiologa Jūlija Vorholta vadībā pēdējos gados ir attīstījusi endosimbiotiskās attiecības Federālajā Tehnoloģiju institūtā Cīrihē (ETH Cīrihe). Jūsu pieeja izmanto 500–1000 nanometru plato adatu, lai caurdurtu saimnieka šūnas un pēc tam individuāli ievietotu baktēriju šūnas.
Pirmie mēģinājumi bieži neizdevās; Viens no iemesliem tam bija tas, ka potenciālais simbions tika dalīts pārāk ātri un nogalināja viņa saimnieku 2 . Komanda bija veiksmīgāka nekā dabiska simbioze starp dažām sēnīšu augu patogēna Rhizopus mikrosporusa ciltīm un baktērijas Mycetohabitan rhizoksinica atgūto, kas rada toksīnu, kas aizsargā sēnīti no iepriekšējiem
Baktēriju šūnu ievadīšana sēnēs tomēr bija izaicinājums, jo tām ir biezas šūnu sienas, kas saglabā augstu iekšējo spiedienu. Pēc tam, kad siena bija caurdurta ar adatu, pētnieki izmantoja velosipēdu sūkni - vēlāk kompresoru -, lai saglabātu pietiekamu spiedienu, lai ieviestu baktērijas.
Pēc sākotnējā "operācijas" satricinājuma sēnes turpināja savus dzīves ciklus un ražoja sporas, no kurām dažas saturēja baktērijas. Kad šīs sporas parādījās, baktērijas bija pieejamas arī nākamās paaudzes sēnīšu šūnās. Tas parādīja, ka jaunā endosimbioze ir nododama pēcnācējiem - būtisks atklājums.
Tomēr baktēriju sporas bija zemas. Jauktā sporu populācijā (dažās ar baktērijām un dažām bez) baktēriju saturošs pazuda pēc divām paaudzēm. Lai uzlabotu attiecības, pētnieki izmantoja fluorescējošu šūnu šķirotāju, lai izvēlētos sporas, kurās bija baktērijas - kuras bija apzīmētas ar spīdošu olbaltumvielu - un šīs sporas pavairoja tikai turpmākajās reproduktīvajās kārtās. Pēc desmit paaudzēm baktērijas saturošās sporas dīgst gandrīz tikpat efektīvi kā tās, kurām nav baktēriju.
Šīs adaptācijas pamats nav skaidrs. Genoma sekvencēšana identificēja dažas mutācijas, kas bija saistītas ar uzlabotajiem dīgtspējas panākumiem sēņu telpā - R. mikrosporusa cilts, kas nav zināms, ka valkā endosimbijas - un baktērijās netika atrasti izmaiņas.
Līnija, kas visefektīvāk tika dīgta, šķita ierobežota baktēriju skaita skaits katrā sporā, saka Gabriels Gigers, pētījuma un mikrobiologa Co -autor un mikrobiologs ETH Cīrihē. "Šiem diviem partneriem ir iespējas dzīvot labāk un vieglāk. Tas mums ir ļoti svarīgi."
Pētnieki neko daudz nezina par sēņu imūnsistēmu. Bet Tomass Ričards, Oksfordas Universitātes, Lielbritānijas, evolūcijas biologs domā, vai sēnīšu imūnsistēma novērš simbiozi - un vai šīs sistēmas mutācijas varētu atvieglot attiecības. "Es esmu liels šī darba cienītājs," viņš piebilst.
Eva Nowack, Heinriha Heinas universitātes Diseldorfa, Vācijas, mikrobioloģe bija pārsteigta, cik ātri šķita, ka simbiotiskās dzīves pielāgojumi ir radīti. Nākotnē viņa vēlētos redzēt, kas notiks pēc pat ilgāka perioda; Piemēram, pēc vairāk nekā 1000 paaudzēm.
Šādu simbiozu attīstība varētu izraisīt jaunu organismu radīšanu ar noderīgām īpašībām, piemēram, spēju lietot oglekļa dioksīdu vai atmosfēras slāpekli, saka Vorholts. "Šī ir ideja: radīt jaunas īpašības, kas organismam nav, un ka citādi būtu grūti īstenot."