Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tvar buňky ovlivňuje její fyzikální a chemické vlastnosti. Různé typy buněk mají různé tvary, které podporují jejich efektivní fungování. Jaký tvar měly úplně první buňky, když se začal vyvíjet život? Prý se předpokládá, že byly kulovité, aniž se o tom ale samozřejmě ví něco speciálního a ještě těžší je takový názor dokazovat.
Vědci z University of Tsukuba a East China Normal University nyní zkusili pěstovat bakterie Escherichia coli ve speciálním prostředí, které má nějak odpovídat podmínkám předpokládaným pro dobu vzniku života. To si autoři studie představují jako plné vezikul (váčků/membrán/kapiček) obsahujících nepolární organické látky, hlavně mastné kyseliny. Escherichia coli dokáže metabolizovat kyselinu olejovou; v tomto případě ale vezikuly kyseliny olejové byly pro šest různých typů bakterií jediným zdrojem, prostředí (kultivační médium) vůbec neobsahovalo glukózu nebo jiné jednoduché sacharidy.
Obvyklý tvar tyčinky umožňuje E. coli rychlý růst a příjem živin. Tvar buněk se však může měnit v reakci na prostředí, při nedostatku živin bakterie např. vytvářejí vlákna. Nově provedený experiment ukázal, že když se bakterie přizpůsobily nezvyklým podmínkám, změnily se na kuličky, zmenšily se a rostly rychleji. Když se tyto buňky přenesly zpět do prostředí s glukózou, zachovaly si už kulový tvar, alespoň po dobu sledování.
Přizpůsobení novému prostředí v každé ze 6 linií zahrnovalo jiné mutace. V zásadě byly pozorovány dvě odlišné strategie: u některých buněk se objevily a selekcí byly upřednostněny mutace, které se přímo zaměřily na buněčnou stěnu (to souvisí právě hlavně s tou změnou tvaru), u dalších se nahromadily mutace v jiných biologických procesech. U 3 ze 6 linií se vyvinuly různé mutace v genu crp, který řídí přepis DNA do RNA (regulátor transkripce; regulaci transkripce je tedy pro tyto bakterie klíčová pro optimalizaci využívání různých zdrojů uhlíku).
Autoři studie (poněkud odvážně) tvrdí, že jejich výsledky podporují teorii, dle níž první buňky byly kuličky.
Hui Lu et al, Primordial mimicry induces morphological change in Escherichia coli, Communications Biology (2022). DOI: 10.1038/s42003-021-02954-w
Zdroj: University of Tsukuba / Phys.org
Poznámky PH: Jak ono to vlastně je s těmi předpokládanými nejstaršími kulovými buňkami a okolními podmínkami? Teď myslíme třeba prostředí u podmořských vývěrů? A kapky tuků tam byly jen tak, nebo šlo o další buňky? Jinak se zdá být logické, že tuky první buňky nějak potřebovaly pro membrány/oddělení od vnějšího prostředí i jednotlivých struktur v buňce od sebe navzájem, zatímco sacharidy (nepočítaje v to složky nukleových kyselin) začal život využívat až později. Je taková představa ale mainstreamová? (Nicméně sacharidy jako jednotku energie využívají všechny současné organismy, takže jejich využití předchází objevu fotosyntézy. Jaká byla „jednotka energie“ před glukózou a ATP? Nějaké elektrony na pyritu? Třeba dodat, že první buňka se asi nerovná poslední společný předek současných organismů.)
Změna na kuličku znamená zmenšení poměru povrchu k objemu. Zmenšení buněk naopak růst tohoto poměru. A buňky par rostly rychleji. Zdá se to tedy celé být trochu komplikované. (Snad záleží i na to, nakolik je živin dostatek? Dejme tomu postavit/udržovat kuličku je nejjednodušší, to si lze ale dovolit jen ve výživném prostředí, kde není nutný relativně tak velký povrch?)
