РЕКЛАМА

Откриће нитропласта ћелије-органеле који фиксира азот у еукариотским алгама   

Биосинтеза оф протеини нуклеинске киселине захтевати азот међутим атмосферски азот није доступан еукариоти за органску синтезу. Само неколико прокариота (нпр цијанобактерије, клостридије, арцхаеа итд) имају способност да фиксирају молекуларни азот који је у изобиљу доступан у атмосфера. Нешто фиксирања азота бактерије живе унутар еукариотских ћелија у симбиотском односу као ендосимбиоти. На пример, цијанобактерије Цандидатус Ателоцианобацтериум тхаласса (УЦИН-А) је ендосимбионт једноћелијских микроалги Браарудоспхаера бигеловии у морским системима. Сматра се да је такав природни феномен одиграо кључну улогу у еволуцији еукариота. ћелија органеле митохондрије и хлоропласте кроз интеграцију ендосимбиотских бактерија у еукариотску ћелију. У недавно објављеној студији, истраживачи су открили да цијанобактерије „УЦИН-А” били блиско интегрисани са еукариотским микроалгама Браарудоспхаера бигеловии и еволуирао од ендосимбионта до органеле еукариотске ћелије која фиксира азот под називом нитропласт. Ово је створило микроалге Браарудоспхаера бигеловии први познати еукариот који фиксира азот. Ово откриће је проширило функцију фиксације атмосферског азота са прокариота на еукариоте.  

Симбиоза, тј. организми различитих врста који деле станиште и живе заједно, уобичајена је природна појава. Партнери у симбиотском односу могу имати користи једни од других (мутуализам), или један може имати користи док други остаје непромењен (коменсализам) или један има користи док је други оштећен (паразитизам). Симбиотски однос се назива ендосимбиоза када један организам живи унутар другог, на пример, прокариотска ћелија која живи унутар еукариотске ћелије. Прокариотска ћелија се у таквој ситуацији назива ендосимбионт.  

Ендосимбиоза (тј. интернализација прокариота од стране еукариотске ћелије предака) одиграла је кључну улогу у еволуцији митохондрија и хлоропласта, ћелијских органела карактеристичних за сложеније еукариотске ћелије, које су допринеле пролиферацији еукариотских облика живота. Сматра се да је аеробна протеобактерија ушла у еукариотску ћелију предака да би постала ендосимбионт у време када је окружење постајало све богатије кисеоником. Способност ендосимбионтске протеобактерије да користи кисеоник за стварање енергије омогућила је еукариоту домаћину да напредује у новом окружењу, док су остали еукариоти изумрли због негативног притиска селекције који је наметнула нова средина богата кисеоником. На крају, протеобактерија се интегрише у систем домаћина да би постала митохондрија. Слично томе, неке цијанобактерије које фотосинтезују ушле су у еукариоте предака да би постале ендосимбионт. Временом су се асимилирали са еукариотским системом домаћина да би постали хлоропласти. Еукариоти са хлоропластима стекли су способност да фиксирају атмосферски угљеник и постали су аутотрофи. Еволуција еукариота који фиксирају угљеник од еукариота предака била је прекретница у историји живота на Земљи. 

Азот је неопходан за органску синтезу протеина и нуклеинских киселина, међутим, способност фиксирања атмосферског азота је ограничена само на неколико прокариота (као што су неке цијанобактерије, клостридије, археје итд.). Ниједан познати еукариот не може независно да фиксира атмосферски азот. Међусобне ендосимбиотске везе између прокариота који фиксирају азот и еукариота који фиксирају угљеник и којима је потребан азот за раст се виде у природи. Један такав пример је партнерство између цијанобактерије Цандидатус Ателоцианобацтериум тхаласса (УЦИН-А) и једноћелијских микроалги Браарудоспхаера бигеловии у морским системима.  

У недавној студији, ендосимбиотски однос између цијанобактерије Цандидатус Ателоцианобацтериум тхаласса (УЦИН-А) и једноћелијске микроалге Браарудоспхаера бигеловии истражен је коришћењем меке рендгенске томографије. Визуелизација ћелијске морфологије и поделе алге открила је координисани ћелијски циклус у коме су ендосимбионтске цијанобактерије равномерно подељене баш на начин на који се хлоропласти и митохондрије у еукариоту деле током ћелијске деобе. Проучавање протеина укључених у ћелијске активности открило је да је значајан део њих кодиран геномом алги. Ово укључује протеине неопходне за биосинтезу, раст ћелија и деобу. Ови налази сугеришу да су се ендосимбионтске цијанобактерије блиско интегрисале са ћелијским системом домаћина и прешле из ендосимбионта у потпуну органелу ћелије домаћина. Као последица тога, ћелија алги домаћина је стекла способност да фиксира атмосферски азот за синтезу протеина и нуклеинских киселина потребних за раст. Нова органела је именована нитропласт због своје способности фиксирања азота.  

Ово ствара једноћелијске микроалге Браарудоспхаера бигеловии први еукариот који фиксира азот.Овај развој може имати импликације за пољопривреда и индустрија хемијских ђубрива на дужи рок.

*** 

Референце:  

  1. Цоале, ТХ ет ал. 2024. Органела која фиксира азот у морској алги. Наука. 11. април 2024. Том 384, број 6692, стр. 217-222. ДОИ: https://doi.org/10.1126/science.adk1075 
  1. Массана Р., 2024. Нитропласт: органела која фиксира азот. НАУКА. 11. април 2024. Том 384, број 6692. стр. 160-161. ДОИ: https://doi.org/10.1126/science.ado8571  

*** 

Умесх Прасад
Умесх Прасад
Научни новинар | Оснивач уредник часописа Сциентифиц Еуропеан

Пријавите се на наш билтен

Да будете у току са свим најновијим вестима, понудама и специјалним најавама.

Најгледанији чланци

Нова интервенција против старења за успоравање моторичког старења и продужење дуговечности

Студија наглашава кључне гене који могу спречити мотор...

Вакцине против маларије: Да ли ће нова технологија ДНК вакцине утицати на будући курс?

Развој вакцине против маларије био је међу највећим...

Изазов безбедне воде за пиће: нова, ниска цена воде на соларни погон...

Студија описује нови преносни систем за прикупљање соларне паре са...
- Адвертисемент -
94,146Фановикао
47,573ЧитаоциПратити
1,772ЧитаоциПратити
30ПретплатникаПријавите се