Ученые стали свидетелями эволюционного события, которое может иметь глубокие последствия для жизни на Земле. Исследователи обнаружили, что один из видов водорослей поглотил цианобактерию, которая позволила водорослям развивать новую органеллу, способную фиксировать азот из воздуха. Исследование опубликовано в журналах Cell и Science.
Это явление, известное как первичный эндосимбиоз, происходит, когда один микробный организм поглощает другой и начинает использовать его как внутренний орган. В обмен клетка-хозяин обеспечивает симбиота питательными веществами, энергией, защитой и другими преимуществами. Со временем симбионт становится настолько зависимым от хозяина, что больше не может выживать сам по себе.
В данном случае водоросли поглотили цианобактерию, которая позволила им фиксировать азот из воздуха. Азот является ключевым питательным веществом, и обычно растения и водоросли получают его благодаря симбиотическим отношениям с бактериями, которые остаются отдельными. Однако в этом случае цианобактерия стала полноценной органеллой, названной нитропластом.
«Именно это происходит с органеллами», - сказал автор исследования Джонатан Зер. «Если вы посмотрите на митохондрии и хлоропласт, это одно и то же: они масштабируются вместе с клеткой».
Исследователи собрали ряд доказательств, подтверждающих, что нитропласт является новой органеллой:
- Соотношение размеров между водорослями и нитропластом остается одинаковым у разных родственных видов водорослей.
- Репликация и деление клеток синхронизированы между хозяином и симбиотом.
- Изолированная цианобактерия может производить только около половины необходимых ей белков, полагаясь на водорослевого хозяина в обеспечении остального.
Открытие нитропласта может иметь большое значение для жизни на Земле. Фиксация азота является важным процессом, который позволяет растениям и водорослям использовать азот из воздуха для создания белков и других жизненно важных соединений. Внедрение нитропластов в другие растения может привести к повышению урожайности и снижению зависимости от химических удобрений.
Исследователи продолжат изучать нитропласты, чтобы понять их роль в эволюции и их потенциальное применение в сельском хозяйстве и других областях. Это открытие является свидетельством силы эволюции и ее способности создавать новые и инновационные формы жизни.