Otkrivanje novog organela: “Nitroplast” i njegov utjecaj na život na Zemlji
U uzbudljivom otkriću koje se dogodilo samo tri puta u povijesti života na Zemlji, znanstvenici su ponovno zabilježili jedinstveni događaj. Marine bakterije su se integrirale u svoje algalne domaćine, razvijajući se zajedno toliko dugo da ih sada možemo smatrati organelima, dijelom stanične mašinerije algi. Ovo otkriće znači da su ove alge prvi eukarioti poznati po tome što sadrže organel sposoban za fiksaciju dušika.
Što je “nitroplast” i zašto je važan?
Prema Tyleru Coaleu, glavnom autoru jednog od dva nedavna rada o ovom otkriću, “vrlo je rijetko da organeli nastaju iz ovakvih stvari”. Ova izjava zapravo može zvučati kao podcjenjivanje, s obzirom da je prvi put kada se to dogodilo dovelo do nastanka prvog složenog života kroz stvaranje mitohondrija. Uz to, to se dogodilo još dva puta, uključujući pojavu kloroplasta koja označava početak biljnog života na Zemlji.
Povijest otkrića
Povijest ovog otkrića započela je prije gotovo 30 godina kada je tim pod vodstvom profesora Jonathan Zehra s UC Santa Cruza otkrio novu cijanobakteriju u Tihom oceanu koja ima sposobnost fiksacije dušika. Ova bakterija, nazvana UCYN-A, postavila je temelje za daljnja istraživanja. Paralelno, paleontologinja Kyoko Hagino iz Japana radila je na kultiviranju morske alge koja će se ispostaviti kao domaćin ovoj bakteriji.
Ko-evolucija bakterije i alge
Vremenom, znanstvenici su postali svjesni povezivanja između UCYN-A i njegove algalne domaćice, vrste Braarudosphaera bigelowii. Nedavno su došli do zaključka da se UCYN-A ne nalazi samo u intimnoj vezi s algom, već su ko-evoluirali do te mjere da je UCYN-A postao dio algalne stanice, odnosno organel. Dva nova istraživačka rada predstavljaju dokaze za ovo otkriće.
Dokazi o ko-evoluciji
Prvi rad, objavljen u ožujku 2024., pokazao je da UCYN-A i njegovi domaćini imaju slične omjere veličine, što ukazuje na međusobno povezane metaboličke procese. “To je upravo ono što se događa s organelima”, objasnio je Zehr. Drugi rad donio je dodatne dokaze da UCYN-A uvozi proteine iz svojih domaćinskih stanica, što je ključni znak razvoja organela. Kroz analizu proteoma, Coale je potvrdio da se mnogi proteini na kojima UCYN-A ovisi proizvode unutar algalnog domaćina i uvoze. Zehr je ovo opisao kao “magične dijelove puzzli koji se sjajno uklapaju”.
Posljedice otkrića
Novi organel dobio je naziv “nitroplast”. U usporedbi s drevnijim mitohondrijima i kloroplastima, znanstvenici su datirali njegovo pojavljivanje na oko 100 milijuna godina. Ovo otkriće nudi uvid u to kako fiksacija dušika utječe na morski ekosustav, a može imati i implikacije za uzgoj na suhom tlu. Coale naglašava: “Ovaj sustav predstavlja novu perspektivu na fiksaciju dušika i mogao bi dati naznake o tome kako bi se takav organel mogao inženjerski ukloniti u usjeve.”
Gledajući u budućnost
Zehr smatra da UCYN-A nije jedini takav organizam u prirodi, ali je definitivno prvi koji je otkriven. Očekujemo da će istraživači biti okupirani ovim otkrićem sljedećih 30 godina i više. Dva studija objavljena su u časopisima Cell i Science.
Ovo otkriće ne samo da proširuje naše razumijevanje evolucije života, već otvoravlja i nova pitanja o mogućnostima primjene u poljoprivredi i očuvanju morskog ekosustava.
