“Hindi pa nagagawang” Natuklasan ang Bagong Bersyon ng Symbiosis

Ang endosymbiont-enhancing endosymbiont ay nagpapalakas sa unicellular eukaryotic host na sumipsip ng nitrate, na nagpapahiwatig na ang unicellular eukaryotes ay maaaring makatanggap ng endosymbionts upang mapunan o mapalitan ang kanilang mga mitochondrial organelles.

Ang mga mananaliksik sa Bremen, kasama ang mga kasamahan mula sa Max Planck Genome Center sa Cologne at sa sentro ng pagsasaliksik ng tubig sa Swiss Eawag, ay natuklasan ang isang natatanging bakterya na naninirahan sa loob ng eucalotic clay at nagbibigay ng enerhiya. Hindi tulad ng mitochondria, ang tinaguriang endosymbiont na ito ay nagmula sa enerhiya mula sa paghinga ng nitrate, hindi oxygen. “Ang nasabing pakikipagsosyo ay ganap na bago,” sabi ni Jana Milucka, nangungunang may-akda Kalikasan papel. “Ang mga karamdaman na nakabatay sa demensya at respiratory respiratory ay hindi pa napansin sa ngayon.”

Sa pangkalahatan, sa mga eukaryote, ang mga simbioses ay pangkaraniwan. Ang mga eukaryotic host ay madalas na kasama ng iba pang mga nilalang, tulad ng mga virus. Ang ilang mga bakterya ay nabubuhay sa loob ng mga host cell o tisyu, at nagsasagawa ng ilang mga pagpapaandar, tulad ng pagtatanggol o nutrisyon. Kadalasan, ang may-ari ng bahay ay nagbibigay ng tirahan at naaangkop na mga kondisyon sa pamumuhay para sa symbiont. Ang endosymbiosis ay maaaring mapunta hanggang sa ang bakterya ay mawalan ng kakayahang mabuhay nang mag-isa nang wala ang tagapag-alaga nito.

Totoo rin ito sa syciosis na natagpuan ng mga siyentipiko ng Bremen sa Lake Zug sa Switzerland. “Ang aming pagtuklas ay nagbubukas ng posibilidad na ang mga simpleng unicellular eukaryote, tulad ng mga terorista, ay maaaring makuha ang mga endosymbion na nagbibigay ng enerhiya upang mapunan o mapalitan ang mga pagpapaandar ng kanilang mitochondria,” sabi ni Jon Graf, unang may-akda ng pag-aaral. “Ang protistang ito ay nakaligtas nang walang oxygen na sinamahan ng isang endosymbiont na nakakahinga ng nitrate.” Ang pangalang endosymbiont na ‘Candidatus Azoamicus ciliaticola’ ay nagpapahiwatig nito; isang ‘kasamang nitrogen’ na naninirahan sa loob ng ciliate.

Candidatus Azoamicus ciliaticola

Ang pigura na ito ay isang kumbinasyon ng pag-scan ng electron microscope (SEM, grey) at mga imahe ng fluorescence. Kapansin-pansin ang endidemmbiont ng Candidatus Azoamicus ciliaticola ‘(kinakatawan ng FISH, dilaw) at mga biktima ng mga virus sa mga vacuum ng pagkain at malalaking cell cell (nabahiran ng DAPI, asul). Ang panlabas na istraktura ng mahina na fluorescent ciliate at cilia ay nakikita rin. Kredito: Max Planck Institute para sa Marine Microbiology, S. Ahmerkamp

Mas malapit pa ang intimacy

Hanggang ngayon, iminungkahi na ang mga eukaryote sa mga lugar na kulang sa oxygen ay mabuhay sa pamamagitan ng kumukulo, dahil ang mitochondria ay nangangailangan ng oxygen upang makabuo ng enerhiya. Ang proseso ng pagbuburo ay mahusay na dokumentado at nakikita sa maraming anaerobic ciliates. Gayunpaman, ang mga mikroorganismo ay hindi tumatanggap ng maraming enerhiya mula sa kumukulo, at kadalasan ay hindi sila lumalaki at nasisira nang mabilis tulad ng aerobics.

“Ang aming ciliili ay nakakita ng solusyon dito,” sabi ni Graf. “Sumipsip ito ng bacteria na lumalaban sa nitrate at inilagay ito sa cell nito. Tinantya namin na ang pag-install na ito ay naganap nang 200 hanggang 300 milyong taon na ang nakalilipas. ”Mula noon, ang ebolusyon ay nagpalalim ng mga ugnayan ng malapit na ugnayan na ito.

Ebolusyonaryong ebolusyon

Ang paglitaw ng mitochondria ay nagpatuloy sa parehong paraan. “Lahat ng mitochondria ay may parehong pinagmulan,” paliwanag ni Jana Milucka. Pinaniniwalaan na higit sa isang bilyong taon na ang nakalilipas nang sakupin ng archeon archeology ang bakterya, nagsimula ang dalawa ng isang napakahalagang pakikipagtulungan: kinilala ng kaganapan ang pinagmulan ng eukaryotic cell. Sa paglaon, ang bakterya ay naging mas malapit na nauugnay sa cell, na unti-unting binabawasan ang kanilang genetikong pampaganda. Nawala ang mga hindi ginustong teritoryo at ang nakatulong lamang ay ang may-ari ng bahay. Maya-maya, lumitaw ang mitochondria, tulad ng pagkakakilala natin sa kanila ngayon. Mayroon silang sariling maliit na genome at cell membrane, at mayroon sila bilang tinatawag na organelles sa eukaryotes. Halimbawa, sa katawan ng tao, naroroon sila sa halos bawat cell at binibigyan sila – at gayundin tayo – enerhiya.

“Ang aming endosymbiont ay may kakayahang magsagawa ng maraming mga pagpapaandar na mitochondrial, kahit na walang parehong pinagmulan ng ebolusyon bilang mitochondria,” sabi ni Milucka. “Nakakaakit na isipin na ang symbiont ay maaaring sundin ang isang katulad na pattern sa mitochondria, at sa huli ay maging isang organelle.”

Kumbinasyon ng mga pagkakataon

Nakakagulat, ang pagkalito na ito ay nanatiling hindi alam sa mahabang panahon. Ang Mitochondria ay gumagana nang maayos sa oxygen – bakit hindi dapat may katumbas na nitrayd? Ang isang sagot ay maaaring walang alam ang posible na ito kaya walang nais ito. Ang pag-aaral ng endosymbioses ay mahirap, dahil maraming mga symbiotic microorganism na hindi maaaring lumago sa laboratoryo. Gayunpaman, ang mga kamakailang pag-unlad sa pagtatasa ng metagenomic ay pinapayagan kaming makakuha ng isang mas mahusay na pag-unawa sa mga kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga host at symbionts. Kapag pinag-aaralan ang metagenome, tinitingnan ng mga siyentista ang lahat ng mga gen sa sample. Ang pamamaraang ito ay madalas na ginagamit para sa natural na mga sample dahil ang mga gen sa sample ay hindi maaaring awtomatikong italaga sa mga mayroon nang mga organismo. Nangangahulugan ito na ang mga siyentipiko ay may posibilidad na maghanap ng mga tukoy na gen na naaayon sa kanilang katanungan sa pananaliksik. Ang mga metagenome ay may posibilidad na magkaroon ng iba’t ibang mga pagkakasunud-sunod ng genetiko at karaniwan para sa isang maliit na bahagi ng mga ito na masuri nang detalyado.

Una, ang mga siyentista sa Bremen ay nais din ng higit pa. Ang Research Group Greenhouse Gases sa Max-Planck-Institute for Marine Microbiology ay nag-iimbestiga ng mga microbes na kasangkot sa methane metabolism. Bilang isang resulta, pinag-aaralan nila ang malalim na tubig ng Lake Zug. Ang lawa ay lubos na nahati, na nangangahulugang walang patayo na palitan ng tubig. Ang mababaw na tubig ng Lake Zug samakatuwid ay hindi nakikipag-ugnay sa tubig sa ibabaw at lubos na nahati. Iyon ang dahilan kung bakit naglalaman ang mga ito ng oxygen ngunit mayaman sa mga kemikal na methane at nitrogen, tulad ng nitrate. Habang naghahanap ng methane munching bacteria na may mga mutation ng genetiko para sa pagbabago ng nitrogen, nakatagpo si Graf ng isang nakakagulat na maliit na pagkakasunud-sunod na nagsasama ng isang kumpletong nitrate respiratory pathway. “Lahat kami ay namangha sa mga natuklasan at nagsimulang ihambing DNA sa parehong pagkasunud-sunod ng genetiko sa database, “sabi ni Graf. Ngunit ang nag-iisang katulad na DNA ay nasa mga simbolo na nabubuhay sa aphids at iba pang mga insekto. “Ito ay walang katotohanan. Paano makakapasok ang mga insekto sa malalim na tubig na ito? At bakit?, “Naalaala ni Graf. Ang mga siyentipiko ng pangkat ng pagsasaliksik ay nagsimulang mag-isip-isip sa mga laro at pagtaya.

Hindi nag-iisa sa isang madilim na pool

Sa wakas, lumitaw ang isang ideya: Ang genome ay dapat na isang endosymbiont na hindi pa rin alam. Upang mapatunayan ang puntong ito, ang mga miyembro ng isang pangkat ng mga mananaliksik ay bumisita sa Lake Zug sa Switzerland. Sa tulong ng aming lokal na kooperatiba na Eawag ay nakolekta nila ang mga sample upang tumingin nang direkta sa katawan na naglalaman ng natatanging endosymbiont na ito. Sa lab, nakuha ng mga siyentista ang iba’t ibang mga eukaryote mula sa mga sampol ng tubig na may isang pipette. Sa wakas, gamit ang isang marker ng genetiko, posible na mailarawan ang endosymbiont at kilalanin ang administrator ng protokol nito.

Ang huling biyahe noong nakaraang taon ay dapat na magdala ng panghuling kumpirmasyon. Masipag ito sa panahon ng taglamig. Malubhang panahon, siksik na ulap at presyon ng oras dahil sa maagang balita tungkol sa Coronavirus at ang mga kandado na maaaring gawing napakahirap ng paghahanap para sa isang malaking lawa. Gayunpaman, nakakuha ang mga siyentipiko ng maraming dami ng mga sample mula sa malalim na tubig sa Bremen. Ang mga sampol na ito ay nagdala sa kanila ng pangwakas na kumpirmasyon ng kanilang doktrina. “Napakagandang malaman na magkasama silang nakaupo,” sabi ni Jana Milucka. “Sa pangkalahatan, ang mga cily na ito ay kumakain ng mga mikrobyo. Ngunit hinayaan nitong mabuhay ang ibang tao at ibahagi sa kanya. “

Maraming bagong tanong

Ang mga natuklasan na ito ay nagtataas ng isang bilang ng mga kagiliw-giliw na katanungan. Mayroon bang pagkakatulad na napakatagal sa paligid at kailan ang endosymbiont ay tumawid na sa hangganan sa organelle? Kung ang nasabing Symbiosis ay naroroon sa paghinga ng nitrate, naroroon din ito sa iba pang mga compound? Paano ang sakit, na tumagal ng 200 hanggang 300 milyong taon, ay natapos sa takip ng yelo sa Alps na itinayo 10,000 taon lamang ang nakakaraan? Dagdag pa: “Ngayong alam na natin kung ano ang gusto natin, nakakita kami ng isang pagkasunud-sunod ng genetiko ng endosymbiont sa buong mundo,” sabi ni Milucka. Sa Pransya, pati na rin sa Taiwan, o sa mga lawa ng East Africa na bahagyang mas matanda kaysa sa Lake Zug. Ang pinagmulan ba ng sakit sa isa sa mga ito? O nagsimula sa dagat? Ito ang mga katanungan na nais ng pangkat ng pananaliksik na siyasatin sa susunod.

Sanggunian: Marso 3, 2021, Kalikasan.
SEKSYON: 10.1038 / s41586-021-03297-6

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.