Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει ένα εξελικτικό γεγονός που συμβαίνει μία φορά σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια

Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει ένα εξελικτικό γεγονός που συμβαίνει μία φορά σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια
19.04.2024
Οι επιστήμονες έχουν δει ένα εξελικτικό γεγονός που θα μπορούσε να έχει βαθιές συνέπειες για τη ζωή στη Γη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα από τα είδη φυκών απορρόφησε ένα κυανοβακτήριο, το οποίο επέτρεψε στα φύκια να αναπτύξουν ένα νέο οργανίδιο ικανό να στερεώνει άζωτο από τον αέρα. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στα περιοδικά Cell and Science .
Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει ένα εξελικτικό γεγονός που συμβαίνει μία φορά σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια --φωτογραφία

Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως πρωτογενής ενδοσυμβίωση, συμβαίνει όταν ένας μικροβιακός οργανισμός απορροφά έναν άλλο και αρχίζει να τον χρησιμοποιεί ως εσωτερικό όργανο. Σε αντάλλαγμα, το κύτταρο ξενιστής παρέχει στον συμβιωτή θρεπτικά συστατικά, ενέργεια, προστασία και άλλα οφέλη. Με την πάροδο του χρόνου, ο συμβιωτής εξαρτάται τόσο πολύ από τον ξενιστή που δεν μπορεί πλέον να επιβιώσει μόνος του.
Σε αυτή την περίπτωση, τα φύκια απορρόφησαν κυανοβακτήρια, τα οποία τους επέτρεψαν να σταθεροποιήσουν το άζωτο από τον αέρα. Το άζωτο είναι ένα βασικό θρεπτικό συστατικό και συνήθως τα φυτά και τα φύκια το παίρνουν μέσω μιας συμβιωτικής σχέσης με βακτήρια που παραμένουν ξεχωριστά. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, το κυανοβακτήριο έγινε ένα πλήρες οργανίδιο που ονομάζεται νιτροπλάστης.
"Αυτό ακριβώς συμβαίνει στα οργανίδια", δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Jonathan Zehr. "Αν κοιτάξετε τα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες, είναι το ίδιο πράγμα: κλιμακώνονται μαζί με το κύτταρο".
Οι ερευνητές έχουν συλλέξει μια σειρά από στοιχεία που επιβεβαιώνουν ότι ο νιτροπλάστης είναι ένα νέο οργανίδιο:
Η αναλογία μεγέθους μεταξύ φυκιών και νιτροπλαστών παραμένει η ίδια για διαφορετικά συγγενικά είδη φυκιών.
Η αντιγραφή και η διαίρεση των κυττάρων συγχρονίζονται μεταξύ του ξενιστή και του συμβιωτή.
Ένα απομονωμένο κυανοβακτήριο μπορεί να παράγει μόνο περίπου το ήμισυ των πρωτεϊνών που χρειάζεται, βασιζόμενο σε έναν ξενιστή φυκιών για να παρέχει το υπόλοιπο.
Η ανακάλυψη του νιτροπλάστη μπορεί να έχει μεγάλη σημασία για τη ζωή στη Γη. Η σταθεροποίηση [ δέσμευση] του αζώτου είναι μια σημαντική διαδικασία που επιτρέπει στα φυτά και τα φύκια να χρησιμοποιούν άζωτο από τον αέρα για να δημιουργήσουν πρωτεΐνες και άλλες ζωτικές ενώσεις. Η εισαγωγή νιτροπλαστών σε άλλα φυτά μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες αποδόσεις και μειωμένη εξάρτηση από χημικά λιπάσματα.
Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να μελετούν τους νιτροπλάστες για να κατανοήσουν το ρόλο τους στην εξέλιξη και τις πιθανές εφαρμογές τους στη γεωργία και σε άλλους τομείς. Αυτή η ανακάλυψη είναι μια απόδειξη της δύναμης της εξέλιξης και της ικανότητάς της να δημιουργεί νέες και καινοτόμες μορφές ζωής.

===========
Μια φορά σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια: οι επιστήμονες έχουν τεκμηριώσει ένα μοναδικό βιολογικό φαινόμενο
20 Απριλίου 2024

Οι επιστήμονες έχουν δει ένα σπάνιο γεγονός που, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις τους, δεν συμβαίνει περισσότερο από μία φορά κάθε ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Δύο μικροοργανισμοί έχουν συνδυαστεί για να σχηματίσουν έναν νέο, μοναδικό οργανισμό.
Ένα εξελικτικό άλμα
Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως πρωτογενής ενδοσυμβίωση, αντιπροσωπεύει ένα τεράστιο άλμα στην εξέλιξη, παρόμοιο με εκείνα που έχουν ήδη συμβεί δύο φορές στα 4 δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της ζωής στη Γη. Στην πρωτογενή ενδοσυμβίωση, ένας οργανισμός απορροφά έναν άλλο, αλλά δεν τον χωνεύει [αφομοιώνει] και τον καταστρέφει, αλλά τον μετατρέπει στο εσωτερικό του όργανο. Σταδιακά, ο συμβιωτής χάνει την ανεξαρτησία του, λαμβάνοντας από τον οικοδεσπότη όλα όσα είναι απαραίτητα για τη ζωή.
Η συγχώνευση δύο μορφών ζωής
Πιστεύεται ότι έτσι, πριν από 2,2 δισεκατομμύρια χρόνια, η αρχαία απορρόφησε μικροοργανισμούς που έγιναν μιτοχόνδρια — τους "Ενεργειακούς σταθμούς" των κυττάρων, χωρίς τους οποίους είναι αδύνατη η ζωή των πιο σύνθετων οργανισμών. Και πριν από περίπου 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια, τα αρπακτικά κύτταρα απορρόφησαν [κατέκλυσαν] κυανοβακτήρια ικανά για φωτοσύνθεση. Αυτά τα κυανοβακτήρια έχουν μετατραπεί σε χλωροπλάστες, παρέχοντας στα φυτά ενέργεια από τον ήλιο.

Η τρίτη συγχώνευση σε 4 δισεκατομμύρια χρόνια
Και τώρα επιστήμονες από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley έχουν καταγράψει ένα τρίτο τέτοιο γεγονός. Το φύκι Braarudosphaera bigelowii απορρόφησε το κυανοβακτήριο, αποκτώντας την ικανότητα να συλλαμβάνει [δεσμεύει] ανεξάρτητα άζωτο από τον αέρα. Ταυτόχρονα, η κυτταρική διαίρεση και ανάπτυξη συγχρονίστηκαν μεταξύ των δύο οργανισμών, γεγονός που αποτελεί σίγουρο σημάδι ενδοσυμβίωσης.