Badania przynoszą dowody na poparcie niekonwencjonalnej teorii ewolucji komórki
Naukowcy w Wielkiej Brytanii odkryli, że mechanizm wykorzystywany przez pradawne bakterie do koordynowania reakcji na zmianę środowiska może również wyjaśniać, w jaki sposób rośliny i glony kontrolują fotosyntezę, proces przemiany światła słonecznego w energię. Badania, których wyniki opublikowano w Proceedings of the Royal Society: B, dostarczają dowodu na poparcie interesującej teorii ewolucji komórki, zaproponowanej po raz pierwszy w 1993 r. Cyjanobakterie (glony sinozielone) czerpią energię z fotosyntezy. Reagują w różny sposób na zmiany w środowisku poprzez swoistego rodzaju system transdukcji sygnału, składający się z dwóch elementów: czujnika i regulatora. Chociaż ten dwuelementowy system jest na pozór charakterystyczny dla bakterii, dowody wskazują, że przetrwał także w roślinach i glonach, które wykorzystują go również do wysyłania sygnałów kontrolujących proces fotosyntezy. Dwuelementowy system występuje w chloroplastach, strukturach komórek roślinnych, które są odpowiedzialne za fotosyntezę. Według wyników nowych badań, system ten odgrywa zasadniczą rolę w powiązaniu fotosyntezy z ekspresją genów i decyduje o dostosowywaniu się roślin do zmieniającego się środowiska. Dr Sujith Puthiyaveetil z Wydziału Nauk Biologicznych i Chemicznych Queen Mary w Wielkiej Brytanii wyjaśnia: "Wiemy już, że dwuelementowe systemy działają jak swoisty przełącznik genów bakterii. Niemniej przetrwanie tych bakteryjnych przełączników w chloroplastach sugeruje nowy model regulacji genetycznej u roślin." Profesor John Allen dodał: "Dla wielu szokującą będzie wiadomość, że niektóre komunikaty są wysyłane przez komórki roślinne (i prawdopodobnie zwierzęce) za pomocą tego samego systemu telegraficznego jak ten odkryty u "prymitywnych" bakterii. To tak jakby odkryć alfabet Morse'a w sieci komputerowej lub woskowy cylinder w sercu nowego, lśniącego, cyfrowego sprzętu hi-fi. Dla nas jednakże to odkrycie jest fascynującym dowodem na poparcie niekonwencjonalnej teorii ewolucji komórek, którą opublikowano po raz pierwszy 16 lat temu." Chloroplasty, podobnie jak mitochondria, to wysoko wyspecjalizowane struktury w komórkach. Jedne i drugie posiadają swoje funkcjonalne genomy i aparat ekspresji genów, który jest odrębny od jądra komórkowego. Geny chloroplastu zawierają informację niezbędną do wytwarzania białek zaangażowanych w fotosyntezę. Dwuelementowy system przetrwał najwyraźniej jako układ nadawania sygnałów w chloroplastach roślin i glonów: sygnały regulacyjne z jednej części systemu określają sposób ekspresji genów przez chloroplasty, na przykład poprzez narzucanie zmian w oksydacyjnym stanie elementów do transdukcji energii. "Jeżeli chloroplasty i mitochondria były odpowiedzialne za nabycie dwuelementowych systemów przez jądrowce [zwierzęta, rośliny, grzyby i glony] - czytamy w raporcie - interesująca będzie odpowiedź na pytanie, czy same te organelle zachowały dwuelementowe systemy po swych bakteryjnych przodkach. Teraz znamy odpowiedź dotyczącą chloroplastów: brzmi ona 'tak'." Naukowcy sugerują, że dwuelementowe systemy wiążą fotosyntezę z ekspresją genów. "Geny pozostały zatem w chloroplastach, zapewniając bazę dla cytoplazmatycznego [pozajądrowego], niemendlowskiego dziedziczenia" - powiedzieli autorzy. (Pozajądrowe dziedziczenie wiąże się z transmisją genów znajdujących się poza jądrem, natomiast dziedziczenie mendlowskie opiera się na zasadach dziedziczenia opracowanych w 1865 r. przez Gregora Mendela, które są podstawą dzisiejszego ogólnie przyjętego wyobrażenia na ten temat.) "Fotosynteza oddziałuje na geny chloroplastu, aby zapewnić w porę reakcję głosową w dialogu toczącym się między chloroplastem a jądrem komórkowym" - dodali. "Dwuelementowe systemy w chloroplastach są spuścizną po pradawnej cyjanobakterii i stanowią typowy przykład systemu sygnalizacyjnego, który nigdy nie został 'zawieszony' w toku ewolucji" - czytamy w podsumowaniu. Systemy dwuelementowe powszechne w chloroplastach i cyjanobakteriach "stanowią klucz do zrozumienia zależności między fotosyntezą a ekspresją genów i mogą również wyjaśnić wpływ tej zależności na ewolucję komórkową jądrowców".
Kraje
Zjednoczone Królestwo