Микроорганизм Hatena проливает свет на эволюцию фотосинтеза
|
Примерно миллиард лет назад водоросли научились использовать энергию фотосинтеза, открыв новую главу в развитии земной биосферы. Бесцветный микроорганизм Hatena, обнаруженный японскими биологами, показывает, каким образом мог произойти переход водорослей на питание солнечным светом.
Впервые способность к фотосинтезу появилась не у водорослей и растений, а у цианобактерий. Вероятно, в ходе эволюции водоросли научились поглощать фотосинтезирующих бактерий и включать их в состав своего тела, используя добываемую ими энергию для своих нужд. В конечном счете захваченные бактерии превратились в хлоропласты — компоненты клетки, ответственные за фотосинтез. Как именно это происходило, оставалось загадкой. И вот недавно биологи из Университета Цукубы Норико Окамото (Noriko Okamoto) и Исао Инуе (Isao Inouye) обнаружили, что похожим образом поступает открытый ими микроорганизм Hatena (по-японски «загадка»).
В своем развитии бесцветная одноклеточная Hatena проходит через две стадии. На первой стадии она вступает в симбиотические отношения с зеленой водорослью вида Nephroselmis, тоже одноклеточной, позволяя ей жить внутри себя (и приобретая, таким образом, зеленый цвет). На второй — Hatena поглощает своего «жильца», полностью инкорпорируя его в состав собственной клетки. Последующее деление Hatena приводит к появлению на свет двух новых дочерних клеток, одна из которых всегда оказывается бесцветной, а вторая — зеленой.
При этом бесцветный микроорганизм первоначально имеет собственный питательный аппарат, который необходим ей для захвата и последующего поглощения зеленой Nephroselmis. Однако, будучи поглощенной, Nephroselmis начинает функционировать как часть «захватчика», обеспечивая его необходимой энергией за счет фотосинтеза, и потому питательный аппарат Hatena за ненадобностью вырождается. Что же касается зеленой «дочки», то она, судя по всему, начинает производить на свет только зеленые клетки (к сожалению, японским ученым пока не удалось полностью проследить жизненный цикл микроорганизма в лабораторных условиях).
Наблюдения над микроорганизмом Hatena позволяют предположить, что схожий процесс имел место и миллиард лет назад, с той лишь разницей, что тогда бесцветные водоросли научились инкорпорировать в себя зеленые бактерии, превратив их в итоге в тот самый хлоропласт, навечно запечатанный в живую клетку.
Любопытно, что в ряде экспериментов Окамото и Инуе пытались «скормить» бесцветной клетке и другие штаммы Nephroselmis, чтобы проверить, пройдет ли Hatena и в этом случае такие же стадии развития. Оказалось — не пройдет. Хотя Hatena и поглощала незнакомых ей Nephroselmis, никаких функциональных изменений не было. Теперь ученым предстоит решить еще одну часть этой загадки — выяснить, в какой степени отношения Hatena и Nephroselmis предопределены генетически, сообщает Scientific American со ссылкой на статью в журнале Science от 14 октября.
