© Jezper / Dollar Photo Club

Evoluce endosymbiózy přichycena při činu

Endosymbióza je vztah mezi dvěma organismy, kdy jeden žije v těle druhého. Mezi všeobecně známé endosymbiózy patří například prvoci a bakterie v žaludku přežvýkavců pomáhající trávit celulózu nebo bakterie v koříncích bobovitých rostlin (jako fazole či hrách), které jim pomáhají získávat vzdušný dusík. K endosymbióze může docházet i u jednobuněčných organismů, v takovém případě žije jedna buňka uvnitř buňky jiného druhu. Nový příklad endosymbiózy nalezl tým vědců z Ostravské, Českobudějovické, Kalifornské a Karlovy Univerzity. Přírodovědeckou fakultu UK v týmu zastupoval docent Jan Votýpka.

Jedna z nejdůležitějších endosymbióz u jednobuněčných se odehrála již v dávné minulosti a díky ní mají téměř všechny eukaryotické organismy na této planetě ve svých buňkách mitochondrie (energetické továrny buňky) a zelené organismy ještě navíc chloroplasty (zachycují světelnou energii a mění ji na energii použitelnou pro buňku). Tím zajímavější je sledovat průběh jiné endosymbiózy jednobuněčných takříkajíc za pochodu!

Nově nalezená endosymbióza se vytvořila relativně nedávno mezi prvokem Novymonas esmeraldas a bakterií Pandoraea novymonadis. Prvok je typickým zástupcem své skupiny bičivek (Kinetoplastida: Trypanosomatida). Jeho tělo se skládá z jediné buňky, která se v tekutině dokáže pohybovat díky mrskání bičíku. Novymonas je blízce příbuzný původcům mnoha závažných lidských chorob, jako je spavá nemoc v Africe, Chagasova choroba v Latinské Americe a v subtropech a tropech rozšířená leishmanióza. Všechny tři nemoci mohou být pro člověka smrtelné, další pak způsobují značné ztráty v chovech domácích zvířat. I náš nově objevený prvok je parazitický, jeho hostitelem je však pouze hmyz a byl objeven při expedici v Ekvádoru.

Endosymbióza není u bičivek nalezena poprvé, u jedné jejich skupiny už byla dříve. Jak vypadá klasická endosymbióza jednobuněčných právě z oné skupiny? V každé buňce prvoka se nachází pouze jediná buňka bakterie. Prvok a bakterie mají synchronizovaný cyklus dělení: když se rozdělí prvok na dvě buňky, rozdělí se i bakterie na dvě buňky, přičemž každá z nich se přesune do jiné ze dvou nově vzniklých dceřiných buněk prvoka.

Bakterie ztratila svou buněčnou stěnu, nic tedy nebrání tomu, aby mezi těly prvoka a bakterie mohlo docházet k intenzivní výměně živin. Prvok má oproti svým příbuzným poněkud zvětšenou mitochondrii – energetickou továrnu buňky – neboť vyrábí energii nejen pro prvoka, ale i pro bakterii. Za odměnu poskytuje bakterie prvoku látky potřebné k růstu a rozmnožování, které si prvok sám neumí (nebo nechce) vyrábět. Pokud prvoku uměle bakterii odebereme, přežije sice, není ale už dál schopný růst a pokračovat v životním cyklu.

Endosymbióza u Novymonas esmeraldas ovšem vypadá jinak. V každé buňce prvoka se nachází jiný počet bakterií – od žádné až po víc než deset. Toto je velmi pravděpodobně zapříčiněno tím, že buněčné dělení bakterie a jejího hostitele není synchronizované. Může se tak snadno stát, že když se prvok rozdělí na dvě buňky, první z nich dostane několik bakterií, zatímco druhá žádnou. Přesto prvoci přítomnost bakterií vítají – nepodařila se dlouhodobě udržet kolonie prvoků, která by žádnou bakterii neobsahovala. Prvoci si v sobě bakterii hromadí (obzvláště za nepříznivých podmínek), i když ještě není přesně jasné k čemu. Navíc jelikož má bakterie stále zachovalou buněčnou stěnu, je tok živin mezi endosymbiotickou bakterií a Novymonas významně omezen.

Všechny tyto výše zmíněné rozdíly značí, že vztah mezi Novymonas a jeho bakterií Pandorea novimonadis nemá ještě stanovená přesná pravidla a došlo k němu relativně nedávno. Máme tak jedinečnou šanci sledovat vznik nové endosymbiózy přímo v akci!

Situace je o to zajímavější, že ani u blízkých příbuzných tryposomatid Novymonas esmeraldas, ani u blízkých příbuzných bakterií Pandoraea novymonadis nebyly zatím nalezeny tendence k symbiotickému způsobu života. Do třetice je pak otázkou, k čemu vlastně parazitický prvok potřebuje symbiotickou bakterii. Všechny živiny, které k životu potřebuje, by si měl být schopný každý správný parazit vzít od svého hostitele. K čemu tedy ještě endosymbiotickou bakterii? Tato otázka je u autorského týmu první v pořadí.

Alexei Y. Kostygov, Eva Dobáková, Anastasiia Grybchuk-Ieremenko, Dalibor Váhala, Dmitri A. Maslov, Jan Votýpka, Julius Lukeš, Vyacheslav Yurchenkoa; Novel Trypanosomatid-Bacterium Association: Evolution of Endosymbiosis in Action; 2016; mBio

Převzato z popularizační rubriky Přírodovědecké fakulty UK Praha

 

Zpracovala: Iveta Štolhoferová

Umělá inteligence dokáže shrnout text

Nástroje pro shrnutí (sumarizaci) textů pracují dvěma hlavními způsoby: extrakcí a abstrakcí. Společnost Salesforce, dodavatel …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close