Sciencemag.cz
Doporučujeme
Bakteriální endosymbiont dýchá za jednobuněčného prvoka, přitom se ale nejedná o mitochondrii a vše funguje v prostředí bez kyslíku. Zajímavá situace, a to jak z pohledu biochemie, tak i evoluční biologie.
Příslušný prvok (protista, nálevník) byl objeven ve švýcarském Zugském jezeře; jeho bakterie je už endosymbiontem, tj. nedokáže vůbec přežít mimo buňku hostitele. Jednobuněčná eukaryota typu kvasinek dokáží někdy přežívat v bezkyslíkatém prostředí díky anaerobní glykolýze, která je ale z hlediska energetického zisku neefektivní. Zde je tomu jinak: příslušná bakterie v podstatě „dýchá“, ale namísto kyslíku redukuje dusičnany (nebo by se dalo říct: „bere si kyslík z dusičnanů“). Bakterii její objevitelé nazvali Candidatus Azoamicus ciliaticola.
Bakterie získávající energii redukcí dusičnanů (denitrifikační bakterie) jsou běžné, konečným produktem jejich metabolismu bývá dusík. V podobě endosymbionta jsme ale takový organismus dosud neznali. Autoři studie odhadují, že nálevník si chytil bakterii asi před 200 a 300 miliony lety (poznámka: takto řečeno, jakoby symbióza byla výhodná spíše pro hostitele, takže hostitel byl parazitem a bakterie vězněnou obětí? Asi ano, protože příslušní nálevníci se bakteriemi normálně živí, tento si je však ponechal naživu/nestrávil.); od té doby se spolužití dále prohlubovalo.
Nějak podobně mohl probíhat proces integrace mitochondrií, až nakonec přišly o většinu svého genomu a staly se organelou v dnešní podobě. Candidatus Azoamicus má navíc s mitochondrií řadu podobných funkcí, i když patří do úplně jiné skupiny bakterií než předkové mitochondrií.
Zajímavé je, že se na celou věc přišlo až nyní. Kupodivu to dřív nikoho prostě nenapadlo. Navíc studium endosymbióz je náročné, protože většinu z „vnitřních“ organismů nelze v laboratoři pěstovat samostatně. Vědci v tomto případě objev udělali náhodou, v Zugském jezeře původně zkoumali jiné bakterie, které obývají bezkyslíkové prostředí, metanogeny. Je zde k dispozici i dostatek dusičnanů a autoři výzkumu náhodou zjistili, že zkoumaná genetická sekvence odpovídá kompletnímu metabolismu dusičnanů (enzymům pro tyto procesy).
Zugské jezero je staré asi 10 000 let, takže zde příslušný organismus nevznikl. Nejspíš se je podaří najít i někde jinde, ve starších jezerech, snad i v oceánech.
Dále se uvádí, že podobně dokáží využívat kyslíku z bakterií dýchajících dusičnany i mšice a někteří další hmyzáci. Kromě bakterií jsou snad z dusičnanů schopné získávat energii i některé houby (poznámka: ty bez endosymbiontů?).
Anaerobic endosymbiont generates energy for ciliate host by denitrification, Nature, DOI: 10.1038/s41586-021-03297-6 , dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03297-6
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org a další
Poznámka PH: Bude mít příslušný nálevník i funkční mitochondrie a občas zamíří i do prostředí s kyslíkem, kde se mitochondrie zase zapnou a příslušná bakterie naopak vypne?
Na podobné téma, tj. nálevníci v prostředí bez kyslíku a jejich endosymbionti, viz také:
Adaptace na život bez kyslíku – pomocí symbiontů
