Ukradzione geny odpowiadają za prowadzenie procesu fotosyntezy, czyli wykorzystania światła do produkcji energii. Fotosynteza przeprowadzana jest w komórkach wszystkich roślin i alg na Ziemi. Naukowcom udało się przyłapać pierwotniaki na gorącym uczynku, podczas przejmowania genów. Było to możliwe, ponieważ proces ten trwa miliony lat, przez co jest z perspektywy obserwatora zamrożony w czasie.
Badania zapoczątkowała pewna niecodzienna obserwacja. Oglądając pod mikroskopem komórki należące do dwóch specyficznych gatunków alg, Guillardia theta oraz Bigelowiella natans, odkryto w ich wnętrzu nie jedno, ale dwa jądra komórkowe. Wewnątrz jąder komórkowych znajduje się materiał genetyczny w postaci DNA, dzięki czemu pełni ono rolę centrum dowodzenia komórki, a w przypadku jednokomórkowców – całego organizmu. W normalnych komórkach eukariotycznych roślin czy zwierząt znajduje się tylko jedno jądro komórkowe, więc taka anomalia przyciągnęła uwagę naukowców. W efekcie przeprowadzono sekwencjonowanie genów w celu rozwikłania tajemnicy dodatkowego składnika komórki.
Okazało się, że pierwotniaki podporządkowały sobie algi, na drodze procesu, który można porównać do umieszczenia ich w więziennej celi. Wzięte w niewolę algi były starannie i troskliwie pielęgnowane przez swoich strażników, a produkowane przez nie na drodze fotosyntezy cząsteczki cukrów stały się istotną częścią diety pierwotniaków. Proces trwał na tyle długo, a przymusowa współpraca była na tyle owocna, że żyjące wewnątrz komórek pierwotniaków algi zjednoczyły się z nimi tworząc jeden organizm. Taki proces, polegający na życiu jednej komórki wewnątrz innej, nosi nazwę endosymbiozy.
Naukowcy ustalili, że na początku tego długiego procesu, pierwotniaki utrzymywały wiele oddzielnych klonów swoich jeńców i zdarzało się, że kradły im najbardziej interesujące je geny. Jednak w pewnym momencie liczba więzionych alg uległa redukcji do pojedynczej komórki. Obecna sytuacja jest najprawdopodobniej wynikiem tego, że pierwotniaki nie były w stanie samodzielnie korzystać z wykradzionych genów i prowadzić fotosyntezy bez pomocy alg. W końcu organizmy doszły do porozumienia i wypracowały pokojowe rozwiązanie odpowiadające obu stronom, w którym oba potrzebują się nawzajem aby przeżyć.
Naukowcy uważają, że geny odpowiedzialne za proces fotosyntezy wyewoluowały w całej historii życia tylko raz, około trzech miliardów lat temu. Zatem wszystkie rośliny, algi i sinice mogą produkować własną energię wykorzystując energię świetlną ponieważ w jakiś sposób zyskały dostęp do tych genów i nauczyły się je wykorzystywać. Podobne badania mogą wyjaśnić w jaki konkretnie sposób. Wpływają również na poszerzanie wiedzy o wcześniejszych etapach życia na Ziemi. Już w tej chwili badacze próbują przełożyć zdobytą wiedzę na zastosowania praktyczne, na przykład do zwiększenia wydajności produkcji biopaliw przez algi.
Tomasz Domagała
Źródło:
KOMENTARZE