Relațiile simbiotice dintre bacterii și ciuperci oferă indicii despre evoluția vieții complexe
Cercetătorii au reușit să implanteze bacterii în celulele unei ciuperci, recreând o relație simbiotică care ar putea ajuta la înțelegerea modului în care au evoluat organite precum mitocondriile și cloroplastele, cu mai bine de un miliard de ani în urmă. Această descoperire, descrisă în revista Nature pe 2 octombrie 2023, ar putea aduce noi perspective asupra originii vieții complexe.
Ce sunt relațiile endosimbiotice?
Relațiile endosimbiotice sunt acelea în care un microorganism trăiește în interiorul celulelor altui organism. Un exemplu bine cunoscut este evoluția mitocondriilor, organitele responsabile pentru producerea de energie în celulele eucariote, care au evoluat atunci când un bacterium a fost „adoptat” de un strămoș al celulelor eucariote. În mod similar, cloroplastele, care permit fotosinteza în plante, s-au format printr-un proces similar. Cu toate acestea, pentru că aceste relații s-au format cu mult timp în urmă, este dificil să fie studiate direct. Echipa condusă de Julia Vorholt, microbiolog la Institutul Federal de Tehnologie din Zürich (ETH Zürich), a dezvoltat o tehnică pentru a recrea aceste simbioze în laborator.
Tehnica de implantare și provocările ei
Oamenii de știință au folosit un ac minuscul pentru a injecta bacterii în celulele ciupercii Rhizopus microsporus, un patogen vegetal, reușind astfel să recreeze o relație naturală între ciupercă și bacteriile Mycetohabitans rhizoxinica, care produc toxine ce protejează ciuperca de prădători. Procesul nu a fost deloc simplu. Zidurile celulare ale ciupercilor sunt groase și rezistă la presiune internă ridicată. Pentru a putea implanta bacteriile, cercetătorii au folosit un ac foarte subțire, urmat de o pompă de bicicletă pentru a menține presiunea necesară în timpul injectării. După „operație”, ciupercile au continuat să își desfășoare ciclul de viață, producând spori care conțineau bacterii.
Un pas important spre înțelegerea simbiozei
Deși primele generații de spori care conțineau bacterii au avut o rată de succes scăzută în germinare, cercetătorii au reușit să îmbunătățească acest proces prin selecția sporilor ce conțineau bacterii marcate cu proteine fluorescente. După 10 generații, rata de germinare a acestor spori era aproape la fel de ridicată ca cea a sporilor fără bacterii. Această adaptare rapidă a simbiozei este remarcabilă și oferă indicii despre modul în care astfel de relații s-au putut forma în trecutul evolutiv, contribuind la dezvoltarea organitelor celulare. Totuși, mecanismele genetice care stau la baza acestei adaptări rămân neclare și necesită studii suplimentare.
Implicații pentru biologia evoluționistă și aplicații viitoare
Această descoperire ar putea avea implicații importante nu doar pentru înțelegerea evoluției vieții complexe, dar și pentru dezvoltarea unor noi organisme cu trăsături utile, cum ar fi capacitatea de a consuma dioxid de carbon sau azot atmosferic. Potrivit cercetătorilor, înțelegerea acestor relații simbiotice ar putea deschide calea pentru manipularea genetică în scopuri benefice. În viitor, cercetările asupra acestor relații ar putea ajuta la dezvoltarea de soluții inovatoare pentru problemele ecologice, dar și la o mai bună înțelegere a evoluției celulelor eucariote complexe.
