Bacteriile din ciuperci oferă dovezi despre originile vieții complexe

Bacteriile din ciuperci oferă dovezi despre originile vieții complexe

oamenii de știință care folosesc un ac mic și o pompă de bicicletă au reușit să planteze bacterii într -o celulă mai mare. Aceasta creează o relație care seamănă cu cei care au inițiat evoluția vieții complexe.

Această performanță, care a fost publicată în revista Nature pe 2 octombrie, 1 ar putea ajuta cercetătorii care să înțeleagă originile mai mult de un miliard de ani pentru a apărea organele specializate, precum Mitechondria și CloroPlasts.

Relații endosimbionice în care un partener microbacterian trăiește armonios în celulele altui organism pot fi găsite în numeroase forme de viață, inclusiv insecte și ciuperci. Oamenii de știință consideră că mitocondriile - organele care sunt responsabile pentru producția de energie în celule - au fost create ca o bacterie a găsit refugiu într -un strămoș al celulelor eucariote. Cloroplastele au fost create atunci când strămoșul plantelor a înregistrat un microorganism foto -indic.

Determinarea factorilor care au format și menținut aceste conexiuni este dificilă, deoarece sunt cu atât de mult timp în urmă. Pentru a evita această problemă, o echipă aflată sub conducerea microbiologului Julia Vorholt a dezvoltat relații endosimbiotice în laborator în ultimii ani la Institutul Federal de Tehnologie din Zurich (ETH Zurich). Abordarea dvs. folosește un ac de 500-1000 de nanometru larg pentru a străpunge celulele gazdă și apoi introduceți celule bacteriene individual.

Primele încercări au eșuat adesea; Un motiv pentru acest lucru a fost că potențialul simbol a fost partajat prea repede și l-a ucis pe proprietarul său 2 . Echipa a avut mai mult succes decât o simbioză naturală între unele triburi ale patogenului plantelor fungice Rhizopus Microsporus și bacteriei Mycetohabitan Rhizoxinica recuperată care produce o toxină care protejează ciuperca de predate

Introducerea celulelor bacteriene în ciuperci, cu toate acestea, a fost o provocare, deoarece au pereți de celule groase care mențin o presiune internă ridicată. După ce peretele a fost străpuns cu acul, cercetătorii au folosit o pompă de biciclete - mai târziu un compresor - pentru a menține suficientă presiune pentru a introduce bacteriile.

După șocul inițial al „operației”, ciupercile și -au continuat ciclurile de viață și au produs spori, unele dintre ele conținând bacterii. Când acești spori au încolțit, bacteriile au fost disponibile și în celulele următoarei generații de ciuperci. Acest lucru a arătat că noua endosimbioză a fost transferabilă la urmași - o constatare crucială.

Cu toate acestea, sporii bacterieni au fost scăzute. Într -o populație mixtă de spori (unele cu bacterii și unele fără), bacteriile care conțin au dispărut după două generații. Pentru a îmbunătăți relațiile, cercetătorii au folosit un sorter de celule fluorescente pentru a selecta spori care conțineau bacterii - care au fost marcate cu o proteină strălucitoare - și au propagat doar aceste spori în viitoarele runde de reproducere. După zece generații, sporii care conțin bacterii au răsărit aproape la fel de eficient ca cei fără bacterii.

Baza acestei adaptări nu este clară. Secvențializarea genomului a identificat unele mutații care au fost asociate cu succesul îmbunătățit al germinării în ciupercă - un trib al R. microsporus, care nu se știe că poartă endosimbii - și nu a găsit nicio modificare în bacterii.

Linia care a fost cel mai eficient germinată părea să limiteze numărul de bacterii din fiecare spor, spune Gabriel Giger, co -autor al studiului și microbiolog la ETH Zurich. "Există oportunități pentru acești doi parteneri de a trăi mai bine și mai ușor. Acesta este un lucru care este foarte important pentru noi."

Cercetătorii nu știu prea multe despre sistemul imunitar al ciupercilor. Dar Thomas Richards, biolog evolutiv la Universitatea din Oxford, Marea Britanie, se întreabă dacă un sistem imunitar fungic împiedică simbioza - și dacă mutațiile din acest sistem ar putea facilita relațiile. „Sunt un mare fan al acestei lucrări”, adaugă el.

Eva Nowack, microbiolog la Heinrich Heine University Düsseldorf, Germania, a fost surprins de cât de rapid păreau ajustări la viața simbiotică. În viitor, ea ar dori să vadă ce se va întâmpla după perioade și mai lungi; De exemplu, după mai mult de 1.000 de generații.

Dezvoltarea unor astfel de simbioze ar putea duce la crearea de noi organisme cu proprietăți utile, cum ar fi capacitatea de a consuma dioxid de carbon sau azot atmosferic, spune Vorholt. "Aceasta este ideea: crearea de noi proprietăți pe care un organism nu le are și, altfel, ar fi dificil de implementat."

1. giger, G. H. și colab. Natura https://doi.org/10.1038/S41586-024-08010-X (2024).

   articol
    

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

   articol
   Descărcați referințe