Braarudosphaera bigelowii jako pohyblivé stadium. Šipka ukazuje na „organelu.“ Kredit: Tyler Coale.

Ačkoliv se tomu při pohledu na monumentálnost života skoro nechce věřit, eukaryotní organismy zřejmě vznikly díky pouhým dvěma událostem primární endosymbiózy, čili takových, při nichž došlo k pohlcení bakterie větší buňkou za účelem vnitrobuněčné spolupráce.

Tyler Coale zcela vpravo. Kredit: UC Santa Cruz.

Nejprve asi před 2,2 miliardami let archeon z linie Asgardu uzavřel pakt s proteobakterií, čímž vznikly mitochondrie. Asi o 600 milionů let později se jeden z potomků tohoto svazku zapletl se sinicí, a vznikly chloroplasty. Výsledkem je eukaryotní příroda, od měňavky až po velrybu. Třetím známým případem je bizarní prvok Paulinella chromatophora, který se asi před 120 miliony let dohodl se sinicí. Podle expertů je tato dvojice asi v prostředku celého procesu endosymbiózy.

Tyler Coale z University of California - Santa Cruz a jeho spolupracovníci udělali průlom a vystopovali čtvrtý případ primární endosymbiózy. Tentokrát je divnější než předchozí, protože jde o organelu ve stádiu zrodu, která provádí fixaci atmosférického dusíku. Coale a spol. mluví o nitroplastu.

Okouzlující kokolitka Braarudosphaera bigelowii ve stadiu s kokolity. Kredit: Hagino et al. (2013), Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Na počátku objevu byla podivuhodná dvojice kokolitky se zvláštní endosymbiotickou sinicí. Kokolitka Braarudosphaera bigelowii je sama o sobě samozřejmě také úžasná. Vzhledem k nepatrné velikosti patří k pikoeukaryotům a připomíná oživlou nanočástici nebo příbuznou kmene Andromeda, protože její buňka je uzavřená do destiček z uhličitanu vápenatého ve tvaru pravidelného dvanáctistěnu. Ve svém životním cyklu má i stádia, která byla původně popsána jako úplně jiný druh i rod Chrysochromulina parkeae.

Její endosymbiotická sinice ale byla ještě tajuplnější. Objevili ji v roce 1998 jako mysteriózní sekvenci v mořské vodě v Pacifiku. Dostala přezdívku UCY-A, oficiálně Candidatus Atelocyanobacterium thalassa, Přišla o schopnost fotosyntézy, takže se musí živit jako endosymbiont.

Vědci o tom všem věděli už delší dobu. Ale mysleli si, že je to prostě endosymbiont, jakých je plný oceán. Coale s kolegy ale zjistili, že vztah kokolitky a sinice UCY-A, které jsou v kokolitce obvykle dvě nebo jedna, je podstatně intimnější. Mají vzájemně synchronizovaný růst, což je typické také pro chloroplasty a mitochondrie s jejich buňkami. Rozhodujícím důkazem ale bylo, že kokolitka vyrábí proteiny pro sinici UCY-A. Označí je speciální sekvencí a pošle do sinice. Opět je to k vidění i u chloroplastů a mitochondrií, jen v mnohem větším měřítku.

Zdaleka ne vše ve vztahu mezi kokolitkou a sinicí UCY-A je jasné. Už teď je ale zřejmé, že se spolu dostanou do učebnic. Nitroplast je velmi chytlavý termín, to se bude učit samo. Informace o zárodečné organele fixující dusík za to rozhodně stojí.

Video: Nitrogen fixation and symbiosis - Jonathan Zehr

Literatura

UT Santa Cruz 11. 4. 2024.

Science 384: 160–161.

Science 384: 217–222.