Η ανακάλυψη ενός μονοκύτταρου φύκους που καταπίνει ολόκληρα βακτήρια προσφέρει νέα στήριξη στην κρατούσα θεωρία για το πώς εμφανίστηκε η φωτοσύνθεση πριν από ένα δισεκατομμύριο και πλέον χρόνια.
Οι βιολόγοι υποψιάζονται εδώ και καιρό ότι οι πρώτοι οργανισμοί που εξέλιξαν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης δεν ήταν φυτά, αλλά βακτήρια, τα οποία μάλιστα συνεχίζουν να υπάρχουν ακόμα και σήμερα.
Τα φυτά παίρνουν το χρώμα τους από τα κυτταρικά τους στοιχεία, τα λεγόμενα πλαστίδια. Αυτά διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο και στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Τα πλαστίδια, θεωρείται ότι εμφανίστηκαν κάποτε, ως ανεξάρτητα βακτήρια που έκαναν φωτοσύνθεση και που αποτέλεσαν τροφή για τα πρώτα φύκια, χιλιάδες χρόνια πριν. Συνέχισαν να ζουν μέσα στα πρωτόγονα αυτά φύκια και κατά συνέπεια, στους περισσότερο σύνθετους απογόνους των φυκιών έκτοτε. Ωστόσο, κανείς δε ξέρει πως σταθεροποιήθηκε εξ αρχής αυτή η συμβιωτική σχέση, καθώς δε γνωρίζουμε σήμερα, κανένα φυτό ή φύκι που να μπορεί να καταπιεί ή να απορροφήσει βακτήρια σαν αυτά.
Την απορία προσπάθησε να απαντήσει μια μελέτη του ShinichiroMaruyama και των συναδέλφων του στο Εθνικό Ινστιτούτο Βασικής Βιολογίας στο Οκαζάκι της Ιαπωνίας. Μελέτησαν λοιπόν, ένα μονοκύτταρο φύκι, το Cymbomonas, το οποίο ανήκει στην παλιότερη οικογένεια φυκιών. Πρωταρχικά, βασίζεται στην φωτοσύνθεση για την επιβίωσή του, εάν όμως αναπτυχθεί κάτω από συνθήκες απουσίας φωτός ή γενικότερα ελάχιστου φωτός, στρέφεται στην κατανάλωση βακτηρίων για να επιζήσει.
Και, σύμφωνα με την κρατούσα άποψη, οι πρόγονοι των φυτών ουσιαστικά υπέκλεψαν την τεχνογνωσία της φωτοσύνθεσης από αυτά τα βακτήρια. Αυτό συνέβη όταν οι πρόγονοι των μονοκύτταρων φυκών απορρόφησαν και ενσωμάτωσαν ζωντανά φωτοσυνθετικά βακτήρια στο εσωτερικό τους. Η παράξενη αυτή συμβίωση συνεχίστηκε μέχρι που τα έγκλειστα βακτήρια εκφυλίστηκαν και μετατράπηκαν σε χλωροπλάστες, τα οργανίδια των φυτικών κυττάρων στα οποία συμβαίνει η φωτοσύνθεση.
Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην έγκριτη επιθεώρηση «Current Biology», προσφέρει για πρώτη φορά άμεσες ενδείξεις για το πώς οι πρόγονοι των φυτών κατάπιαν τα φωτοσυνθετικά βακτήρια.
Οι ερευνητές του Αμερικανικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας ανακάλυψαν ένα μονοκύτταρο φύκος του γένους Cymbomonas που καταβροχθίζει βακτήρια. Σε εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διέλευσης, το μικροσκοπικό φύκι διακρίνεται να τραβά τη λεία του σε ένα άνοιγμα που μοιάζει με στόμα, να την καταπίνει και να την χωνεύει μέσα σε ένα χυμοτόπιο, ένα οργανίδιο που περιέχει πεπτικά ένζυμα.
Η ανακάλυψη δείχνει ότι ορισμένα σημερινά φύκη διατηρούν την ικανότητα των προγόνων τους να απορροφούν βακτήρια, επισημαίνουν οι ερευνητές. Η αλήθεια βέβαια είναι ότι τα φύκη Cymbomonas ουσιαστικά χωνεύουν τα βακτήρια αυτά και δεν τα αφήνουν να επιζήσουν στο εσωτερικό τους. Δεν αποκλείεται όμως ότι κάτι τέτοιο συνέβαινε και πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, μέχρι που κάποιος πρόγονος των φυτών ξέχασε να χωνέψει τη λεία του και την άφησε να φωτοσυνθέτει μέσα του.
Η LauraKatz από το Κολλέγιο του Northampton της Μασαχουσέτης, δηλώνει πως ταCymbomonas είναι πιθανό να διατήρησαν αυτή την αρχαία μέθοδο πρόσληψης τροφής, σε αντίθεση με άλλες καλλιέργειες φυκιών που εξελισσόμενα «προτίμησαν» ευκολότερους τρόπους ανάπτυξης, μέσω της έκθεσης στον ήλιο
Όπως εκτιμά η ερευνητική ομάδα, «τα αποτελέσματα της μελέτης προσφέρουν σημαντικές ενδείξεις για ένα εξελικτικό συμβάν που άλλαξε ουσιαστικά την πορεία της εξέλιξης».
γράφει Βαγγέλης Πρατικάκης, ΤΟ ΒΗΜΑ
Η ανακάλυψη ενός μονοκύτταρου φύκους που καταπίνει ολόκληρα βακτήρια προσφέρει νέα στήριξη στην κρατούσα θεωρία για το πώς εμφανίστηκε η φωτοσύνθεση πριν από ένα δισεκατομμύριο και πλέον χρόνια.
Οι βιολόγοι υποψιάζονται εδώ και καιρό ότι οι πρώτοι οργανισμοί που εξέλιξαν τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης δεν ήταν φυτά, αλλά βακτήρια, τα οποία μάλιστα συνεχίζουν να υπάρχουν ακόμα και σήμερα.
Τα φυτά παίρνουν το χρώμα τους από τα κυτταρικά τους στοιχεία, τα λεγόμενα πλαστίδια. Αυτά διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο και στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Τα πλαστίδια, θεωρείται ότι εμφανίστηκαν κάποτε, ως ανεξάρτητα βακτήρια που έκαναν φωτοσύνθεση και που αποτέλεσαν τροφή για τα πρώτα φύκια, χιλιάδες χρόνια πριν. Συνέχισαν να ζουν μέσα στα πρωτόγονα αυτά φύκια και κατά συνέπεια, στους περισσότερο σύνθετους απογόνους των φυκιών έκτοτε. Ωστόσο, κανείς δε ξέρει πως σταθεροποιήθηκε εξ αρχής αυτή η συμβιωτική σχέση, καθώς δε γνωρίζουμε σήμερα, κανένα φυτό ή φύκι που να μπορεί να καταπιεί ή να απορροφήσει βακτήρια σαν αυτά.
Την απορία προσπάθησε να απαντήσει μια μελέτη του ShinichiroMaruyama και των συναδέλφων του στο Εθνικό Ινστιτούτο Βασικής Βιολογίας στο Οκαζάκι της Ιαπωνίας. Μελέτησαν λοιπόν, ένα μονοκύτταρο φύκι, το Cymbomonas, το οποίο ανήκει στην παλιότερη οικογένεια φυκιών. Πρωταρχικά, βασίζεται στην φωτοσύνθεση για την επιβίωσή του, εάν όμως αναπτυχθεί κάτω από συνθήκες απουσίας φωτός ή γενικότερα ελάχιστου φωτός, στρέφεται στην κατανάλωση βακτηρίων για να επιζήσει.
Και, σύμφωνα με την κρατούσα άποψη, οι πρόγονοι των φυτών ουσιαστικά υπέκλεψαν την τεχνογνωσία της φωτοσύνθεσης από αυτά τα βακτήρια. Αυτό συνέβη όταν οι πρόγονοι των μονοκύτταρων φυκών απορρόφησαν και ενσωμάτωσαν ζωντανά φωτοσυνθετικά βακτήρια στο εσωτερικό τους. Η παράξενη αυτή συμβίωση συνεχίστηκε μέχρι που τα έγκλειστα βακτήρια εκφυλίστηκαν και μετατράπηκαν σε χλωροπλάστες, τα οργανίδια των φυτικών κυττάρων στα οποία συμβαίνει η φωτοσύνθεση.
Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην έγκριτη επιθεώρηση «Current Biology», προσφέρει για πρώτη φορά άμεσες ενδείξεις για το πώς οι πρόγονοι των φυτών κατάπιαν τα φωτοσυνθετικά βακτήρια.
Οι ερευνητές του Αμερικανικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας ανακάλυψαν ένα μονοκύτταρο φύκος του γένους Cymbomonas που καταβροχθίζει βακτήρια. Σε εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου διέλευσης, το μικροσκοπικό φύκι διακρίνεται να τραβά τη λεία του σε ένα άνοιγμα που μοιάζει με στόμα, να την καταπίνει και να την χωνεύει μέσα σε ένα χυμοτόπιο, ένα οργανίδιο που περιέχει πεπτικά ένζυμα.
Η ανακάλυψη δείχνει ότι ορισμένα σημερινά φύκη διατηρούν την ικανότητα των προγόνων τους να απορροφούν βακτήρια, επισημαίνουν οι ερευνητές. Η αλήθεια βέβαια είναι ότι τα φύκη Cymbomonas ουσιαστικά χωνεύουν τα βακτήρια αυτά και δεν τα αφήνουν να επιζήσουν στο εσωτερικό τους. Δεν αποκλείεται όμως ότι κάτι τέτοιο συνέβαινε και πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, μέχρι που κάποιος πρόγονος των φυτών ξέχασε να χωνέψει τη λεία του και την άφησε να φωτοσυνθέτει μέσα του.
Η LauraKatz από το Κολλέγιο του Northampton της Μασαχουσέτης, δηλώνει πως ταCymbomonas είναι πιθανό να διατήρησαν αυτή την αρχαία μέθοδο πρόσληψης τροφής, σε αντίθεση με άλλες καλλιέργειες φυκιών που εξελισσόμενα «προτίμησαν» ευκολότερους τρόπους ανάπτυξης, μέσω της έκθεσης στον ήλιο
Όπως εκτιμά η ερευνητική ομάδα, «τα αποτελέσματα της μελέτης προσφέρουν σημαντικές ενδείξεις για ένα εξελικτικό συμβάν που άλλαξε ουσιαστικά την πορεία της εξέλιξης».
γράφει Βαγγέλης Πρατικάκης, ΤΟ ΒΗΜΑ
