Bactérias em cogumelos fornecem evidências das origens da vida complexa
Bactérias em cogumelos fornecem evidências das origens da vida complexa
Cientistas que usam uma pequena agulha oca e uma bomba de bicicleta conseguiram plantar bactérias em uma célula maior. Isso cria um relacionamento que se assemelha àqueles que iniciaram a evolução da vida complexa.
Esse desempenho, publicado na revista Nature em 2 de outubro de 1 Ajudou pesquisadores que entendem as origens de mais de um mais de um bilhão de anos para a emergência de emergência de emergência.
Relações endossimbiônicas nas quais um parceiro microbacteriano vive harmoniosamente nas células de outro organismo pode ser encontrado em inúmeras formas de vida, incluindo insetos e fungos. Os cientistas acreditam que as mitocôndrias - as organelas responsáveis pela produção de energia nas células - foram criadas como uma bactéria encontrou refúgio em um ancestral das células eucarióticas. Os cloroplastos foram criados quando o ancestral das plantas registrou um microorganismo fotográfico fotográfico.
A determinação dos fatores que formaram e mantiveram essas conexões é difícil porque estão há muito tempo. Para evitar esse problema, uma equipe sob a direção da microbiologista Julia Vorholt desenvolveu relações endossimbióticas em laboratório nos últimos anos no Instituto Federal de Tecnologia em Zurique (ETH Zurique). Sua abordagem usa uma agulha de 500-1000 nanômetro de largura para perfurar células hospedeiras e, em seguida, inserir células bacterianas individualmente.
As primeiras tentativas muitas vezes falharam; Uma razão para isso foi que o potencial simbion foi compartilhado muito rapidamente e matou seu proprietário 2 . A equipe foi mais bem -sucedida do que uma simbiose natural entre algumas tribos do patógeno fúngico Patógen Rhizopus microsporus e a bactéria Mycetohabitan Rhizoxinica recuperada que produz uma toxina que protege o fungo de Predate
A introdução de células bacterianas nos cogumelos, no entanto, foi um desafio, porque elas têm paredes celulares espessas que mantêm uma alta pressão interna. Depois que a parede foi perfurada com a agulha, os pesquisadores usaram uma bomba de bicicleta - mais tarde um compressor - para manter pressão suficiente para introduzir as bactérias.
Após o choque inicial da "operação", os cogumelos continuaram seus ciclos de vida e produziram esporos, alguns dos quais continham bactérias. Quando esses esporos brotaram, as bactérias também estavam disponíveis nas células da próxima geração de fungos. Isso mostrou que a nova endossimbiose era transferível para a prole - um achado crucial.
No entanto, os esporos bacterianos foram baixos. Em uma população mista de esporos (alguns com bactérias e outros sem), as bactérias que contêm desapareceram após duas gerações. Para melhorar os relacionamentos, os pesquisadores usaram um classificador de células fluorescentes para selecionar esporos que continham bactérias - que haviam sido marcadas com uma proteína brilhante - e apenas propagavam esses esporos em futuras rodadas reprodutivas. Após dez gerações, os esporos contendo bactérias brotaram quase tão eficientemente quanto aqueles sem bactérias.
A base para esta adaptação não é clara. O sequenciamento de Genom identificou algumas mutações associadas ao sucesso aprimorado da germinação no cogumelo - uma tribo de R. microsporus, que não é conhecida por usar endossimbions - e não encontrou alterações nas bactérias.
A linha que era mais eficientemente germinada parecia limitar o número de bactérias em todos os esporos, diz Gabriel Giger, co -autor do estudo e microbiologista da ETH Zurique. "Existem oportunidades para esses dois parceiros viverem melhor e mais fáceis. Isso é algo muito importante para nós".
Os pesquisadores não sabem muito sobre o sistema imunológico dos cogumelos. Mas Thomas Richards, biólogo evolutivo da Universidade de Oxford, Reino Unido, se pergunta se um sistema imunológico fúngico impede a simbiose - e se as mutações nesse sistema podem facilitar os relacionamentos. "Sou um grande fã deste trabalho", acrescenta.
Eva Nowack, microbiologista da Universidade Heinrich Heine Düsseldorf, Alemanha, ficou surpreso com a rapidez com que os ajustes na vida simbiótica pareciam ser criados. No futuro, ela gostaria de ver o que acontecerá após períodos ainda mais longos; Por exemplo, depois de mais de 1.000 gerações.
O desenvolvimento de tais simbioses pode levar à criação de novos organismos com propriedades úteis, como a capacidade de consumir dióxido de carbono ou nitrogênio atmosférico, diz Vorholt. "Esta é a idéia: criar novas propriedades que um organismo não possui e que, de outra forma, seria difícil de implementar".
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giger, G. H. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08010-x (2024).