Hrách setý (Pisum sativum), autor obrázku George Chernilevsky , zdroj: Wikipedia, licence obrázku public domain

Luštěniny a „symbiotické“ bakterie spolu bojují

Jak známo, některé rostliny dokáží získávat dusík za pomoci symbiotických bakterií u svých kořenů (rhizobie). Až dosud se předpokládalo, že taková symbióza má poměrně přímočarý průběh, kdy bakterie dodávají amonné ionty vzniklé fixací vzdušného dusíku a rostliny jim za to poskytují organické sloučeniny uhlíku (hlavně karboxylové kyseliny).
Beat Christen, Matthias Christen a Uwe Sauer z ETH Zurich ale nyní podrobnějším studiem došli k závěru, že symbióza není vůbec jednoduchá a vlastně o symbiózu skoro ani nejde. Výzkum byl proveden pro sóju a jetel (patří mezi bobotivé), ale není důvod, proč by závěry neplatily i pro další luštěniny. Jak to vypadá, namísto spolupráce před sebou máme bitvu. Rostlina považuje bakterie za patogeny, snaží se jim přerušovat přísun kyslíku a vytváří jim kyselé prostředí. Právě v tomto kyselém prostředí pak bakterie musí přežívat; za tímto účelem z rostlin odčerpávají aminokyselinu arginin (to se dosud nevědělo; vlastně to jde i proti očekávanému pohybu dusíku), s jehož pomocí si za nedostatku kyslíku přizpůsobují svůj metabolismus. Kyselé prostředí pak bakterie neutralizují tím, že se protonů zbavují – a používají je k redukci dusíku ze vzduchu. Amoniak je pro ně odpadním produktem, kterého se zbavují zase tak, že jej přečerpávají do rostlin. Ty jej potřebují – a až zde začíná symbióza. Pro bakterii je ovšem fixace dusíku náročná (ono je vůbec div, že to vzhledem k inertnosti molekulárního dusíku za normální teploty a tlaku vůbec jde, viz náročnost průmyslové výroby amoniaku syntézou z prvků, kdy kromě teploty a tlaku jsou navíc potřeba ještě katalyzátory), provádí ji jen proto, aby přežila.
Celá práce nebyla primárně ovšem motivovaná výzkumem symbiózy a parazitismu, ale snahou pomocí nových poznatků zvýšit výnosy pěstovaných luštěnin a snížit závislost zemědělství na hnojení dusíkem. Sója je dnes jednou z celosvětově nejdůležitějších plodin a může se vrátit i sláva dalších luštěnin (v minulosti významných zdrojů bílkovin i ve Střední Evropě). Ideální by bylo fixaci dusíku provádět i v obilninách – ať už pomocí bakterií, přenesených genů apod. Jako nadějná možnost vypadá nemodifikovat samotnou obilninu, ale přenést geny pro fixaci dusíku bakteriím, které již teď žijí (symbioticky?) u kořenů pšenice, kukuřice či rýže.

Flores-Tinoco CE, Tschan F, Fuhrer T, Margot C, Sauer U, Christen M, Christen B: Co-catabolism of arginine and succinate drives symbiotic nitrogen fixation. Molecular Systems Biology 2020, DOI: 10.15252/msb.199419
Zdroj: ETH Zurich/Phys.org

Poznámky PH:
Ono i u takových učebnicových příkladů symbiózy typu lišejníku se dnes obvykle předpokládá, že jedna strana (zde houba) je spíše parazitem. Ba dokonce i vznik eukaryotické buňky nebyl asi původně symbiózou, ale útokem parazita (druhá verze: predátor kořist „nespotřeboval“, celou nerozložil). Samozřejmě to, že na počátku byl vztah nějaký, neznamená, že se z něj symbióza nemohla vyvinout. Téměř u všeho se ukáže, že ve hře jsou i nějaké konfliktní zájmy (geny matky vs. geny plodu apod.). Atd.
Na druhé straně původně bakterie fixující dusík (včetně sinic) to prováděly pro vlastní prospěch. Rostlina je zřejmě nutí k nadprodukci. (Přebytečných vodíkových iontů by se ovšem bakterie mohla zbavovat i klasickou fotosyntézou, kdy by ani nepotřebovala světlo, fotolýza vody by již nebyla nutná.)

Hurikány na jižním pólu Jupiteru vytvářejí podivné mnohoúhelníky

Příslušné zvláštně uspořádané bouřky poprvé zaznamenala v roce 2019 sonda Juno. Neměly by se nijak …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

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