• Monday June 24,2019

Hatena - kiedy dwie komórki są lepsze niż jedna

Anonim

Więzień został wyrwany z wolnej egzystencji i pogrążył się bez procesu w celi, z której nigdy nie wyjdzie. Będzie dostarczany z żywnością, ale będzie musiał zaspokajać potrzeby strażnika, pozbawiony własnej niezależności. A jednak ta pozorna niesprawiedliwość nie zostanie podjęta. Żadne liberalne okrzyki nie zostaną podniesione i żadne worki gniewnych listów od Amnesty International nie napłyną na skrzynkę mordercy.

Do tego wydarzenia nie doszło w świecie autokratów i tyranów, ale w przypadku slajdu mikroskopowego. Porywacz mierzy mniej niż trzydziestą część milimetra, a jego uwięziony jest jeszcze mniejszy. Mimo to ich związek jest migawką jednego z najważniejszych wydarzeń w historii planety.

Ta historia zaczyna się od naukowców Noriko Okamoto i Isao Inouye z Uniwersytetu Tsukuba w Japonii. Podczas rutynowego pobierania próbek piasku z lokalnej plaży odkryli wyjątkowe mikroskopijne stworzenie, tak zagadkowe, że nazwali je Hatena, japońskie słowo "enigmatic ". Hatena składa się z pojedynczej komórki, takiej jak słynna Ameba .

Enigmatyczny

Kiedy Okamoto i Inouye spojrzeli na Hatenę pod mikroskopem, zauważyli, że w jej końcówce znajduje się uderzająca zielona masa. Ku ich zaskoczeniu masa nie była integralną częścią ciała Hateny ; gdy drobnoustrój reprodukowany przez podział na dwie części, odziedziczył go tylko jeden z potomnych komórek. Przy pomocy jakiejś opartej na DNA pracy detektywistycznej naukowcy zidentyfikowali zieloną strukturę jako Nephroselmis, rodzaj glonów.

Związek między Hatena i Nephroselmis nazywa się "endosymbioza" - układ, w którym jedno stworzenie żyje w ciele innego. Jest prawdopodobne, że oba mikroby skorzystają na partnerstwie.

Nephroselmis zawiera prymitywną 'eyespot ', która po pochłonięciu jest zawsze zorientowana na końcówkę Hateny. Przyjmując tego algowego lokatora, Hatena zyskuje użyteczną umiejętność wyczuwania źródeł światła i poruszania się w ich kierunku. W świetle tego, Hatena może wykorzystać swoją zdolność zielonego lokatora do fotosyntezy - do połączenia dwutlenku węgla i wody z cukrami za pomocą energii słonecznej - zrobić jedzenie dla siebie. I podczas gdy Nephroselmis wydaje się być nieświadomie uwięziony przez Hatena, prawdopodobnie otrzymuje on częściowo przetrawione cząstki żywności w formie płatności.

Migawka ewolucji

Miliony lat temu wczesne bakterie nawiązały podobne partnerstwo i było to kluczowe wydarzenie w ewolucji życia, jakie znamy. Nowoczesne rośliny słyną z możliwości fotosyntezy, ale bakterie odkryły tę sztuczkę znacznie wcześniej. Naukowcy sądzą teraz, że w dawnych czasach prymitywna jednokomórkowa roślina pochłonęła jedną z tych fotosyntetyzujących bakterii. Zamiast go trawić, prehistoryczna roślina utworzyła sojusz endosymbiotyczny z bakterią, tak jak obecnie współistnieją Hatena i Nephroselmis . Stopniowo oba drobnoustroje zaczęły coraz bardziej polegać na sobie nawzajem, a symbiont stał się integralną częścią gospodarza.

Dzisiaj potomkowie tych pionierskich symbiontów istnieją w każdej komórce roślinnej jako chloroplasty, struktury, które pozwalają roślinom na fotosyntezę. Inne bakterie, które zajęły miejsce endosymbiozy w prymitywnych komórkach, stały się jedną z najważniejszych części naszych struktur komórkowych - mitochondriów. Te małe fabryki zapewniają energię, której potrzebuje każde zwierzę i roślina. Fakt, że chloroplasty i mitochondria mają swoje własne błony i DNA, dostarcza wskazówek na ich pochodzenie bakteryjne.

Nephroselmis i Hatena zapewniają kuszące spojrzenie na wczesne etapy tego procesu. Kiedy Hatena się rozdziela, jedna z jej córek dziedziczy zielonego jeńca rodzica. Druga, bezbarwna córka zaczyna życie jako aktywny, zwierzęcy drapieżnik. Uzbrojony w rurkę do karmienia, szuka i pochłania Nefroselmis . Kiedy to nastąpi, oba drobnoustroje ulegają drastycznym zmianom. Hatena traci teraz zbędną rurkę do karmienia i ma łatwiejsze, podobne do rośliny, istnienie. Nefroselmis powiększa się, traci wewnętrzną strukturę, odrzuca ogonkową wić, którą kiedyś poruszał się i staje się w pełni funkcjonalną częścią Hateny .

Okamoto i Inouye stwierdzili, że Hatena jest bardzo wybredna w wyborze lokatora, zmieniając się fizycznie dopiero po pochłonięciu określonego szczepu Nephroselmis . Inne szczepy nie były trawione, ale nie zostały włączone do ciała Hateny . Ta specyficzna interakcja jest pierwszym krokiem do prawdziwej endosymbiozy. Następnie następnym krokiem dla obu partnerów byłoby uszczelnienie ich kontaktu poprzez wymianę genów, a japońska grupa próbuje teraz sprawdzić, czy zaczęli to robić.

Niezależnie od odpowiedzi, to enigmatyczne partnerstwo pokazuje nam, jak mogły powstać pierwsze etapy endosymbiozy. Bez tego procesu, w którym dwa organizmy staną się jednym, życie na ziemi pozbawione zostanie roślin i zwierząt, jakie znamy. To naprawdę jest przypadkiem, w którym całość jest większa niż suma części.

Odnośnik: Okamoto, N. (2005). Wtórna symbioza w toku ?. Science, 310 (5746), 287-287. DOI: 10.1126 / science.1116125


Ciekawe Artykuły

Po prostu Dodaj wodę i Krzemowe fałdy w kształty origami

Po prostu Dodaj wodę i Krzemowe fałdy w kształty origami

Zapamiętaj te elementarne lekcje geometrii, które polegały na wycinaniu wzoru z arkusza roboczego i składaniu wzdłuż przerywanych linii w celu utworzenia kostki, stożka lub walca? Cóż, w pełni wykształceni naukowcy wciąż robią to samo, tylko w skali mikroskopijnej. Naukowcy z Uniwersytetu Twente w Holandii stworzyli samoskładające się, mikroskopijne struktury z azotanu krzemu. Kiedy krzem jes

Pan Hayward idzie do Waszyngtonu

Pan Hayward idzie do Waszyngtonu

The Oil Drum opublikował i połączył (pdf) z listem wysłanym przez Komitet ds. Energii i Handlu do CEO BP Tony Hayward w ramach przygotowań do jego nadchodzących zeznań dotyczących obaw związanych z ryzykownymi praktykami związanymi z wyciekiem ropy. Zaczyna: Drogi Panie Hayward: Z niecierpliwością oczekujemy na wasze zeznania przed podkomisją ds. Nadzoru i śl

Zajęty Rok Etny trwa wraz z 17. erupcją

Zajęty Rok Etny trwa wraz z 17. erupcją

W 2011 r. Pozostały nam jeszcze dwa miesiące, a Etna we Włoszech jest już w 17. paroksyzmie *. W przeciwieństwie do wielu innych wydarzeń z początku roku, ten paroksyzm był nieco zaskoczeniem. Krater południowo-wschodni, w którym większość aktywności w 2011 roku został wyśrodkowany, ucichł po dniu 16 października. Poprzednie parok

Tłuszcz z brzucha powiązany z problemami poznawczymi u starszych ludzi

Tłuszcz z brzucha powiązany z problemami poznawczymi u starszych ludzi

Jeśli masz ponad 60 lat, a według standardów BMI nadwaga, może nie być tak źle. Ale tu jest haczyk. Jeśli masz również gruby brzuch, ryzykujesz nie tylko problemy ze zdrowiem metabolicznym, ale także problemy poznawcze. To jest wniosek z badania opublikowanego w tym miesiącu w The British Journal of Nutrition. Przez lat

Jak często zdarza się wydarzenie Tunguska?

Jak często zdarza się wydarzenie Tunguska?

Przeczytaj aktualizację na dole tego posta; Poprawię kilka błędów, które popełniłem . Latem 1908 r. Eksplozja nad odległym rejonem Syberii w pobliżu rzeki Podkamennaja Tunguska zniszczyła setki kilometrów kwadratowych ziemi. Drzewa zostały spłaszczone, obszar przypalony, a fala ciśnienia z wybuchu została odczuta na całym świecie. Kilkadziesiąt la

Bajeczne Menu Nauki Obywatelskiej na Święto Dziękczynienia!

Bajeczne Menu Nauki Obywatelskiej na Święto Dziękczynienia!

Zaktualizowaliśmy i odesłaliśmy tę ucztę z okazji Święta Dziękczynienia, od Lily Bui! Zagłęb się w tę porcję projektów Święta Dziękczynienia ze swoimi przyjaciółmi i rodziną! Western Monarch Święto Dziękczynienia Pomóż naukowcom wykonać spis zimowych motyli Monarch. Hrabia Monarchowie w koloniach, w poranki wokół Święta Dziękczynienia. Zaczynać! Dzień Dziękczynieni