მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ზღვის წყალმცენარის სახეობა, რომელიც შეიცავს ორგანელას, რომელსაც ატმოსფეროდან აზოტის მოპოვება შეუძლია. აქამდე მიიჩნეოდა, რომ ეს უნარი მხოლოდ გარკვეულ სუბატომურ ბაქტერიებს ჰქონდათ.
აღმოჩენა მკვლევართა საერთაშორისო ჯგუფმა გააკეთა, რომლის აზრითაც, წყალმცენარის ეს უნარი სათავეს იღებს ენდოსიმბიოზური კავშირიდან, რომელშიც აზოტის მომპოვებელი ციანობაქტერია წინაპარმა ზღვის წყალმცენარის უჯრედმა შთანთქა. ამის შემდეგ, თანადამოკიდებულების უკიდურეს შემთხვევაში, ბაქტერიამ საერთოდ უარი თქვა საკუთარი ორგანიზმის არსებობაზე, მრავალი თავისი გენი მას გადასცა და ერთუჯრედიან წყალმცენარეზე დამოკიდებული გახდა.
სხვათა შორის, ეს მიკრობული „ქორწინების“ ერთადერთი შემთხვევა არ არის, როცა ის უჯრედული ორგანოს წარმოქმნით დასრულდა. ბიოქიმიის სუპერვარსკვლავები, მაგალითად, ქლოროპლასტები (ციცქნა ქარხნები, რომლებიც მზის სინათლეს ენერგიად გარდაქმნიან, რის გარეშეც დედამიწაზე სიცოცხლე თითქმის შეუძლებელი იქნებოდა) და მიტოქონდრიებიც სწორედ ასე გაჩნდა — მიკრობებთან საზიარო სახლის სახით.
თუმცა, სრულიად ახალი ორგანელის შექმნას ყოველდღე ნამდვილად ვერ შეესწრები; მას მეცნიერებმა „ნიტროპლასტი“ უწოდეს. უფრო მეტიც, ეს მხოლოდ მეოთხე შემთხვევაა, როცა პირველადი ენდოსიმბიოზი დააფიქსირეს.
„ძლიერ იშვიათია, რომ ორგანელა ამ სახის რამეებისგან წარმოიქმნას. სწორედ ამან გამოიწვია კომპლექსური სიცოცხლის აღმოცენება (იგულისხმება მიტოქონდრიის წარმოშობა). ყველაფერი, რაც ბაქტერიულ უჯრედზე უფრო რთულია, არსებობას ამ მოვლენას უნდა უმადლოდეს“, — ამბობს ორი ახალი კვლევიდან ერთ-ერთის ავტორი, სანტა-კრუზის კალიფორნიის უნივერსიტეტის ბიოლოგი ტეილორ კოალი.
შემდეგ, დაახლოებით მილიარდი წლის წინ, ის კვლავ მოხდა ქლოროპლასტებთან, რამაც მცენარეების გაჩენა განაპირობა.
აზოტის მაფიქსირებელი ბაქტერიები მცენარეთა არსებობისთვის გადამწყვეტია. ისინი ძირითადად გვხვდება ფესვის კოჟრებთან. ეს კვანძები აუცილებლად გექნებათ შემჩნეული, თუკი ბოსტანში ბარდა ან ლობიო ამოგიგლეჯავთ. ამ დრომდე მიიჩნეოდა, რომ ამ ურთიერთობის ერთადერთი ფორმა მხოლოდ სიმბიოზი იყო.
აზოტის მაფიქსირებელი სტრუქტურა Braarudosphaera bigelowii-სა და მის ნათესავებში იპოვეს. ეს გახლავთ ზღვის წყალმცენარე, რომელიც მთელი მსოფლიოს ოკეანეებში გვხვდება და ნამარხ ჩანაწერებში 100 მილიონი წლის წინაც ჩანს.
თუმცა, მეცნიერები ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ ლაბორატორიაში წყალმცენარეების კულტივირებას და დარწმუნებული ვერ იქნებოდნენ, აზოტის მაფიქსირებელი კომპონენტი, სახელად UCYN-A, სიმბიოზური ბაქტერია იყო თუ თუ საკუთარი დამოუკიდებლობა დათმო, რათა ორგანელა გამხდარიყო.
წლის დასაწყისში, მარტში, სანტა-კრუზის კალიფორნიის უნივერსიტეტის საზღვაო ბიოლოგმა ჯონათან ზერმა და მისმა კოლეგებმა ჟურნალ Cell-ში გამოაქვეყნეს კვლევა, რომელშიც აჩვენეს, რომ UCYN-A-ს მართლაც ჰქონდა ორგანელის ნიშნები, მათ შორის, მისი წყალმცენარე მასპინძელთან შესაბამისი ზრდა ზომაში, რაც მიუთითებდა, რომ მათი მეტაბოლიზმი არსებითადაა დაკავშირებული ერთმანეთთან.
მაგრამ ეს მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ემბოსიმბიონტი იწყებს „დნმ-ის ნაწილების გადაყრას„ და სიმბიოზი გადაიქცევა ძველ ბიოზად.
გამომდინარე იქიდან, რომ სიმბიოზური დამპყრობელი უჯრედის ბირთვის გარეთაა მოთავსებული, მისი გენეტიკური მასალა სქესობრივი გამრავლების დროს არ იცვლება უჯრედის საკუთარ დნმ-თან ერთად და საკუთარ თავს თაობათა განმავლობაში ინახავს. მეორე მხრივ, მასპინძლის ბირთვს გარეთ არსებული ნებისმიერი დნმ დაზიანების დიდი რისკის წინაშეა და იზრდება შანსი, რომ სიმბიოზურმა სტუმარმა დამოუკიდებელი უჯრედის სახით ვეღარ იფუნქციონიროს.
სწორედ ეს იპოვეს კოალმა, ზერმა და მათმა კოლეგებმა ახალ კვლევაში: UCYN-A-ს გენომი იმდენადაა შემცირებული, რომ დამოკიდებულია B. bigelowii-ის მიერ წარმოებული ცილების იმპორტზე.
„მათი გენომი სულ უფრო პატარავდება და დედაუჯრედზე დამოკიდებული ხდებიან ან ამ გენების პროდუქტების, ან თავად ცილების მხრივ“, — ამბობს ზერი.
ორი სხვადასხვა ორგანიზმის შერწყმის მომენტი არღვევს ევოლუციის ხაზოვან წარმოდგენებს, რაც კიდევ ერთხელ შეგვახსენებს, რომ ყველაზე საბაზისო დონეზეც კი, სიცოცხლე იმაზე გაცილებით დენადი და ურთიერთდაკავშირებულია, ვიდრე წარმოგვიდგენია.
მეცნიერები ფიქრობენ, რომ ამ აღმოჩენას შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა ჰქონდეს სოფლის მეურნეობასა და საზღვაო მეცნიერებაზეც. მსოფლიო ოკეანეებში UCYN-A-ის სხვადასხვა შტამია აღმოჩენილი, ტროპიკებიდან დაწყებული, არქტიკით დამთავრებული და შესაბამისად, ნიტროპლასტი სავარაუდოდ მთავარო კონტრიბუტორია ოკეანეში ცილების წარმოებაში.
პუბლიკაციები Science-სა და Cell-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია news.ucsc.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხევდით.
