Međunarodni tim naučnika otkrili su vrstu morske alge koja sadrži organelu sposobnu za prikupljanje dušika iz atmosfere, što je sposobnost za koju se ranije smatralo da je isključiva domena određenih simbiotskih bakterija. Naučnici smatraju da bi otkriće moglo imati važne implikacije i za poljoprivredu i nauku o moru. I ne samo to.
Međunarodni tim istraživača koji stoji iza otkrića vjeruje da je ova sposobnost alge proizlazi iz endosimbiotičkog odnosa, gdje je cijanobakteriju koja veže dušik ‘usisala’ stanica morske alge. Zatim, u ekstremnom slučaju suovisnosti, bakterija je potpuno odustala od toga da bude vlastiti organizam, odbacujući mnoge svoje gene i oslanjajući se na jednostanične alge kao podršku.
To nije jedini primjer braka mikroba koji rezultira stvaranjem staničnog organa. Superzvijezde biohemije, poput kloroplasta – sićušnih fabrika koje sunčevu svjetlost pretvaraju u energiju, bez kojih bi većina života na Zemlji bila nemoguća – i mitohondrija – organela koja služi kao izvor stanične energije – također su započeli kao zajednički mikrobni aranžman.
Ipak, ne susrećete se svaki dan s potpuno novom vrstom organela, a novo otkriće naučnici su nazvali ‘nitroplast’, piše ScienceAlert, dodajući da je to zapravo tek četvrti primjer primarne endosimbioze ikada zabilježen.
‘Vrlo je rijetko da organele nastaju iz ovakvih stvari’, kaže biolog Tyler Coale iz Santa Cruza sa Univerziteta Kalifornije (UC), prvi autor jednog od dva nedavna rada o ovom otkriću. ‘Kada se prvi put dogodilo, to je dovelo do [razvoja] cijelog složenog života’, kazao je, govoreći o podrijetlu mitohondrija. ‘Sve što je kompliciranije od bakterijske stanice duguje svoje postojanje tom događaju.’
A nitrogen-fixing organelle, or “nitroplast,” has been identified in a marine alga. This discovery sheds light on the evolutionary transition from endosymbiont to organelle.
Learn more this week in Science: https://t.co/n5wifuxYxm pic.twitter.com/LEb3EdIjQp— Science Magazine (@ScienceMagazine) April 11, 2024
Zatim, prije milijardu ili više godina, to se ponovno dogodilo s kloroplastom, dajući nam biljke. Bakterije koje vežu dušik ključne su za preživljavanje biljaka diljem svijeta. Obično se nalaze u kvržicama korijena, a do sada se pretpostavljalo da je simbioza jedini oblik ovog odnosa.
Otkriće novog spajanja dva odvojena organizma remeti linearne pojmove evolucije, podsjećajući da je čak i na najosnovnijim razinama život mnogo fluidniji – i međusobno povezan – nego što smo skloni shvatiti. U svakom slučaju, naučnici smatraju da bi ovo otkriće moglo imati važne implikacije i za poljoprivredu i nauku o moru. Različiti sojevi organela sa sposobnošću vezanja dušika pronađeni su širom svjetskih okeana, od tropa do Arktika, tako da je upravo nitroplast vjerojatno glavni doprinositelj okeanskoj proizvodnji proteina.
Otkriće također ima potencijal promijeniti poljoprivredu. Sposobnost sintetiziranja gnojiva amonijaka iz atmosferskog dušika omogućila je uzlet poljoprivrede — i svjetske populacije — početkom 20. vijeka. Proces poznat kao Haber-Bosch omogućuje oko 50 posto svjetske proizvodnje hrane, stvarajući ujedno ogromne količine ugljičnog dioksida: oko 1,4 posto globalnih emisija dolazi iz tog procesa. Desetljećima su istraživači pokušavali smisliti način da u poljoprivredu ugrade prirodno ‘zadržavanje’ dušika. ‘Ovaj sistem predstavlja novu perspektivu zadržavanja dušika i mogao bi dati naznake o tome kako bi se takva organela mogla ugraditi u biljne kulture’, rekao je Coale.
