„Paskutinį kartą tai nutiko prieš 1 000 000 000 metų.“ Įvyko kai kas neįtikėtino. Mokslininkai apstulbę

Jūrinė bakterija buvo įtraukta į dumblių šeimininko organizmą ir vystėsi kartu su juo pakankamai ilgai, kad dabar ją galima būtų laikyti organele, dumblių ląstelės mechanizmo dalimi, teigiama Kalifornijos universiteto Santa Kruze paskelbtame mokslininkų pranešime.

Tai reiškia, kad šie dumbliai yra pirmieji žinomi eukariotai (organizmai, kurių ląstelės turi visiškai susiformavusį branduolį ir kitus membranomis apribotus organoidus), kurie turi organelę, gebančią fiksuoti azotą.

„Labai retai pasitaiko, kad organelės atsirastų dėl tokių dalykų“, – teigė Tyleris Coale‘as, vieno iš dviejų naujausių straipsnių apie šį atradimą pirmasis autorius.

„Labai retai“ – per švelniai pasakyta. Pirmą kartą, – kiek mums žinoma, – taip atsitiko, kai susiformavo pirmoji sudėtinga gyvybės forma, atsirado mitochondrijos. Nuo tada tai įvyko dar du kartus, įskaitant prieš daugiau nei milijardą metų, žymint augalinės gyvybės Žemėje pradžią, kai tai pasikartojo su chloroplastais.

Pamatas naujausiam atradimui buvo padėtas beveik prieš tris dešimtis metų, kai Kalifornijos universiteto Santa Kruze jūrų mokslų profesoriaus Jonathano Zehro vadovaujama komanda Ramiajame vandenyne aptiko naują cianobakteriją, gebančią fiksuoti azotą. Tai procesas, kurio metu mikrobai iš aplinkos paima laisvą azotą ir sujungia jį su kitais elementais, kad susidarytų nauji azoto junginiai, pavyzdžiui, trąšos, būtinos gyvybei vešėti.

J. Zehro komanda bakteriją pavadino UCYN-A. Tuo tarpu Japonijoje paleontologė Kyoko Hagino dirbo augindama jūrinį dumblį, kuris, kaip paaiškėjo, yra UCYN-A šeimininkas.

Tačiau neseniai jie priėjo prie išvados, kad UCYN-A ne tik palaiko glaudžius santykius su savo dumblių šeimininku – UCYN-A evoliucionavo iki tokio lygio, kad tapo pačios dumblių ląstelės dalimi ir virto organele, tyrimo išvadas cituoja „Iflscience“.

Dviejuose naujuose darbuose tarptautinės mokslininkų grupės išdėsto savo įrodymus.

Pirmajame, paskelbtame 2024 m. kovo mėnesį, įrodinėjama, kad UCYN-A ir jo šeimininkų, Braarudosphaera bigelowii dumblių rūšių, tūrio santykis yra panašus, o tai byloja apie tai, kad jų medžiagų apykaita yra persipynusi.

„Būtent taip nutinka su organelėmis, – aiškino J. Zehras. – Jei panagrinėtumėte mitochondriją ir chloroplastą, pamatytumėte tą patį: jie plečiasi kartu su ląstele.“

Tai patvirtina antrasis straipsnis, kuriame pateikti įrodymai, kad UCYN-A importuoja baltymus iš savo ląstelių šeimininkų, – o tai organelės vystymosi požymis.

„Jos pradeda atsikratyti DNR gabalėlių ir, jų genomams tampant vis mažesniems, pradeda pasikliauti motinine ląstele, kad perneštų tuos genų produktus – arba patį baltymą – į ląstelę“, – aiškino J. Zehras.

Atlikęs proteomikos analizę, T. Coale‘as patvirtino, kad daugelis baltymų, nuo kurių priklauso, ar UCYN-A tinkamai funkcionuoja, yra gaminami dumblių šeimininko ląstelėje ir importuojami. J. Zehras apibūdino tai kaip „tarsi stebuklingą dėlionę, kuri iš tikrųjų dera kartu ir veikia“.

Naujai atrasta organelė pavadinta „nitroplastu“. Skirtingai nuo daug senesnių mitochondrijų ir chloroplastų, mokslininkai jos evoliuciją datuoja maždaug prieš 100 mln. metų.

Tai jau leidžia mums suprasti, kaip azoto fiksavimas veikia vandenynų ekosistemas, ir kad taip pat gali turėti įtakos ūkininkavimui sausumoje, mokslininkų pranešimą cituoja „Live Science“.

„Ši sistema – tai naujas požiūris į azoto fiksaciją ir gali padėti suvokti, kaip tokią organelę būtų galima paversti pasėlių augalais“, – paaiškino T. Coale‘as.

J. Zehro manymu, UCYN-A nėra vienintelė tokia, tačiau ji yra pirmoji atrasta. Ir esame pasirengę lažintis, kad ji prikaustys tyrėjų dėmesį ateinančius 30 metų ir ilgiau.

Abu tyrimai paskelbti žurnaluose „Cell“ ir „Science“.

Parengta pagal „IFLScience“, „Live Science“, „Science Alert“, Delfi arch. inf.