Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci získali nový pohled na bakterie, které přežívají díky tomu, že se sdružují, jako by šlo o mnohobuněčný organismus. Jde o jediné známé bakterie, které se spojují tímto způsobem dělají, a jejich studium by mohlo evolučním biologům pomoci lépe vysvětlit důležité kroky v evoluci života na Zemi.
Organismy zkoumané v rámci ve studie jsou známé jako mnohobuněčné magnetotaktické bakterie (MMB). Magnetotaktické znamená, že MMB patří do vybrané skupiny bakterií, které se orientují podle magnetického pole Země pomocí drobných „kompasových“ jehliček ve svých buňkách. Ještě unikátnější ovšem je, že MMB také žijí ve shlucích buněk, jejich mnohobuněčnost je „obligátní“.
Označení obligátní mnohobuněčnost vyjadřuje, že spojování je pro přežití bakterií nutné (obecně v biologii – obligátní = nutný, povinný, výhradní…). Žijí jako konsorcium více buněk, které se v mnoha ohledech chová jako jediný mnohobuněčný organismus. Když se například MMB rozmnožují, činí tak replikací všech buněk v konsorciu najednou, čímž se celkový počet buněk zdvojnásobí. Tato velká skupina buněk se pak rozdělí na dvě identická konsorcia.
MMB jsou jediným známým příkladem bakterií tohoto typu. Mnoho jiných bakterií se shlukuje jako jednoduché agregáty jednotlivých buněk. Například sinice (poznámka: dnes řazeny mezi bakterie) se shlukují do kolonií a vytvářejí struktury jako stromatolity nebo biofilmy, které jsou viditelné pouhým okem. Na rozdíl od MMB však tyto sinice mohou přežívat i jako jednotlivé buňky.
V nové studii vědci odhalili ještě větší složitost vztahů mezi buňkami MMB. Za prvé, v rozporu s dlouholetými předpoklady nejsou jednotlivé buňky v rámci konsorcií MMB geneticky identické, ale mírně se liší. Dále (poznámka: nebo spíše v důsledku předešlého?) buňky v rámci konsorcia vykazují odlišné a vzájemně se doplňující chování, pokud jde o jejich metabolismus. Každá buňka v konsorciu MMB má svou roli, která přispívá k přežití celé skupiny. Toto chování je podobné fungování jednotlivých buněk v rámci mnohobuněčných organismů.
Vznik mnohobuněčnosti je jednou z hlavních událostí v historii života na naší planetě a měl hluboký vliv na zemskou biosféru. V důsledku jejího vzniku si život vyvinul nové strategie přežití, které vytvořily zcela nové ekosystémy. Jako jediný známý příklad bakterií, které vykazují obligátní mnohobuněčnost, poskytují MMB důležitý příklad možných mechanismů stojících za tímto klíčovým evolučním krokem.
George A. Schaible et al, Multicellular magnetotactic bacteria are genetically heterogeneous consortia with metabolically differentiated cells, PLOS Biology (2024). DOI: 10.1371/journal.pbio.3002638
Zdroj: NASA / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámky PH:
Akorát že bakterie MMB jsou stále prokaryota, je tedy otázka, co nám mohou říct o evoluci mnohobuněčnosti u eukaryot (možná nějaký rozdíl mezi oběma typy buněk způsobil, proč se mnohobuněčnost u MMB dále „neprohlubovala“?).
Obecně magnetotaktické bakterie je skupina polyfyletická, některé druhy jsou anaerobní, jiné žijí v oceánech na rozhraní kyslíkaté a bezkyslíkaté zóny. Mnohobuněčnost u eukaryot (vlastně i samotná eukaryota) ovšem vznikala už v souvislosti s kyslíkovým metabolismem. Možná i proto se MMB dále neposunuly, kyslík je vyžadován pro syntézy řady struktur u mnohobuněčných organismů? (Nebo jsou speciálně MMB aerobní? Jinak souvislost magnetických bakterií s kyslíkem je hlubší, protože magnetosomy původně snad sloužily ne k navigaci, ale k detoxikaci kyslíku.)
A když by člověk vzal jedinou bakterii MMB a dal ji do živného roztoku, stane se co? Vytvoří se životaschopná populace?
