Ученые обнаружили четвертый случай эндосимбиоза

Исследователи полагают, что микроб, который был поглощен клеткой водоросли 100 миллионов лет назад, с тех пор превратился в неотъемлемую часть механизма клетки.

Ученые обнаружили первую известную структуру в сложных клетках, которая способна извлекать азот из атмосферы и преобразовывать его в форму, пригодную для использования клеткой.

Они назвали новообретенную клеточную часть "нитропластом". И, согласно двум недавним исследованиям, она эволюционировала 100 миллионов лет назад.

Нитропласт, вероятно, развился из бактерии в океане после того, как микроб был поглощен клеткой водоросли. Ранее считалось, что бактерии и водоросли живут в симбиозе, при этом микроб поставляет азот в форме, которую могут использовать водоросли, а водоросли обеспечивают микробу дом.

Но оказывается, что микроб давным-давно принял новую форму, превратившись в полноценную клеточную структуру, или органеллу, с метаболизмом, напрямую связанным с метаболизмом водорослей.

"Органеллы такого типа возникают очень редко", - говорит Тайлер Коул, аспирант Калифорнийского университета в Санта-Крусе (UCSC) и ведущий автор исследования, в ходе которых нашли этот нитропласт.

Это открытие является лишь четвертым известным примером в истории Земли "первичного эндосимбиоза", процесса, при котором эукариотическая клетка — клетка, в которой ДНК заключена в ядро, как у всех животных, растений и грибов, — проглатывает прокариотическую клетку, в которой отсутствует ядро. В данном случае эукариотическая клетка водоросли проглотила прокариотическую бактериальную клетку.

"Когда, как мы думаем, это произошло в первый раз, это дало начало всей сложной жизни, - говорит Коул, имея в виду эволюцию митохондрий, энергетических центров клеток, примерно 1,5 миллиарда лет назад. - Все, что сложнее бактериальной клетки, обязано своим существованием этому событию".

Второй известный случай эндосимбиоза произошел примерно 1 миллиард лет назад, дав начало хлоропластам, которые обеспечивают фотосинтез и запустили эволюцию растений. Третье известное событие, возможно, привело к появлению менее известной органеллы хроматофор - заполненной пигментом структуры в коже головоногих моллюсков, таких как кальмары и осьминоги, которая позволяет им менять цвет.

Результаты нового открытия опубликованы 11 апреля в журнале Science.