Все растения на земле произошли от единого предка

Старейший одноклеточный организм «проглотил» бактерию и сделал из нее «солнечную электростанцию».

Земля – планета растений. Все разнообразие этих фотосинтетиков отечественного мира – от огромных секвой до небольших диатомовых водорослей – произошло большое количество миллионов лет назад благодаря маленькому одноклеточному организму, что «проглотил» цианобактерию и вынудил ее «трудиться» на себя в качестве внутренней солнечной электростанции.

‹ ›

Интернациональная группа исследователей — 30 человек из 22 наибольших исследовательских центров мира — проделала большую работу по анализу генома и транскриптома (всей матричной РНК, с которой рибосомы считывают данные для синтеза белка) неповторимой микроскопической водоросли, известной среди исследователей как «живое ископаемое» — Cyanophora paradoxa. Их основной вывод — все растения на Земле случились от единого предка.

Оказалось, что Cyanophora paradoxa сохранила в собственном геноме «память» об неспециализированных для всех фотосинтезирующих эукариотических растений и водорослей химических процессах, которые связаны с фотосинтезом: этапах синтеза крахмала, гликолиза, пластидных белках-транслокаторах, но не «может» синтезировать кое-какие сложные белки светособирающего комплекса, свойственные растениям. Помимо этого, как в геноме Cyanophora paradoxa, так и в геноме зеленых растений ученые нашли «присвоенные» ими гены паразитических одноклеточных организмов, родных родственников хламидий.

Они высказали предположение, что гены хламидий были заимствованы чтобы возможно было транспортировать произведенные хлоропластом нужные вещества — сахара — в цитоплазму. Эволюция эукариот началась, в то время, когда одна клетка «сообразила» проглотить другую, из которой позже оказались клеточные органеллы — хлоропласт или митохондрия. (Как раз исходя из этого мембраны органелл двойные.) Цианобактерия — прародительница хлоропластов фотосинтезирующих эукариот была «захвачена» только один раз и все эукариотические фотосинтетики на отечественной планете — и несколько глаукофитов, к у которых в собствености Cyanophora paradoxa, и красные водоросли, и зеленые, и все наземные высшие растения имеют единое происхождение от одного предка. Результаты изучения, выполненного под управлением молекулярного биолога Даны Прайс из Ратгерского Университета, Нью Джерси, США, были сравнительно не так давно размещены в издании Science.

Глаукофиты (Glaucophyte) – одна из групп микроскопических пресноводных водорослей, которая состоит всего лишь из 13 неповторимых представителей. Из-за чего их именуют «живыми ископаемыми»? У водоросли Cyanophora paradoxa до сих пор сохраняется менее «одомашненный» генетический материал, доставшийся от «прародительницы хлоропластов» практически всем растений.

Ее «хлоропласты» ученые именуют цианеллами, потому, что они имеют неповторимое строение — к примеру, между мембранами этих органелл сохраняется слой мукопептида. Их митохондрии кроме этого отличаются от обычных эукариотических плоскими кристами. У Cyanophora paradoxa имеется два жгутика неравной длины, функционирующие благодаря многоуровневой совокупности микротрубочек.

У этих водорослей отсутствуют центриоли.

Исследователи проанализировали геном C. paradoxa, состоящий приблизительно из 70 миллионов пар оснований, и уверены в том, что «захват» цианобактерии, должно быть, случился лишь один раз, не обращая внимания на то, что у многих современных растений до сих пор сохранились гены, каковые делают эндосимбиоз клетки хозяина и фотосинтезирующей-клетки вероятным.

Для происхождения для того чтобы «альянса» требуется кооперация не только клетки-хозяина и прежде свободной фотосинтезирующей клетки, но и, по всей видимости, бактерии-паразита. Хламидиеподобные клетки, такие, как Legionella (среди представителей этого рода бактерий имеется возбудители «заболевания легионеров»), предоставили клетке-хозяину гены, каковые разрешили доставлять продукты фотосинтеза из «одомашненных» цианобактерий, каковые мы на данный момент именуем пластидами, в цитоплазму клетки-хозяина. «Эти три группы организмов и принимали участие в создании хлоропласта. Данному процессу содействовал многократно повторявшийся горизонтальный перенос генов (в то время, когда организм передает собственный генетический материал второму организму, что не есть его потомком), – поясняет один из участников изучения биолог Дебашиш Бхаттачарья из Ратгерского Университета, Нью Джерси, США, в интервью изданию Nature. — Таковой «захват» генетического материала, быть может, происходил непрерывно, , пока у многих растений не появилась клеточная стена, и новая жизненная стратегия не стала таковой удачной».

В действительности, такое стечение событий случается так редко, что биологи до сих пор нашли лишь один пример: фотосинтетическую бактерию Paulinella, «одомашнившую» цианобактерий приблизительно 60 миллионов лет назад. «В пластидах этих бактерий до сих пор идут активные эволюционные процессы. С данной точки зрения они находятся еще «в работе», – поясняет врач Бхаттачарья. – На данный момент мы разбираем последовательности генома Paulinella, для получения ответов на кое-какие вопросы о том, как эти события происходят».

Эта работа, не считая всего другого, подтверждает догадку Линн Маргулис, которая в первый раз в 1960-е годы вынесла на широкое дискуссию теорию (задолго перед тем, как она была принята официально) о том, что современные растительные клетки появились в следствии для того чтобы симбиоза. Это теория предполагает, что все растения в действительности являются химерами, складывающимися из генетического материала, объединенного в следствии происхождения старого «альянса» предковых организмов, среди них и паразитических бактерий. броский весёлый человек и всемирно признанный исследователь, Линн Маргулис умерла 22 ноября 2011 года, так и не дождавшись столь убедительного экспериментального подтверждения собственному очень способному предвидению.

Сейчас ученым остается лишь решить вопрос о том, из-за чего появился данный «альянс», имевший место приблизительно 1,6 млрд. лет назад. Одно из догадок содержится в том, что локальные условия существования имели возможность сделать симбиоз удачным, в первую очередь, для хищных одноклеточных организмов.

К примеру, обилие «и» дефицит пищи солнечного света вынудили их «поглотить» цианобактерий, прекратить хищничество и начать поглощать вещества методом абсорбции. «В то время, когда пища заканчивается, а солнечного света большое количество, то посредством фотосинтеза легче прокормиться», – пояснил врач Бхаттачарья. В следствии этого «принудительного» альянса и появились очень эволюционно успешные организмы – растения.

Рис. 1. Схема строения водоросли Cyanophora paradoxa.

Рис. 2. А – микроскопическое строение Cyanophora paradoxa. B – RaxML-анализ сходства отдельных белков фотосинтетического аппарата C. paradoxa с таковыми вторых родственных организмов. С – филогенетическое дерево, выстроенное по фруктозо-1,6-бисфосфатазе (синтезирующейся в цитоплазме и транспортирующейся в хлоропласты).

D – филогенетическое дерево, выстроенное по тиаминпирофосфатазе (ферменту гликолиза).

Рис. 3. Линн Маргулис (5.03.1938 – 22.11.2011). Американский биолог, создатель современной теории симбиогенеза.

Создатель: Лариса Аксёнова

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

• Загрязнение воздуха наполняет реки водой
• Внеземная жизнь: где и как искать?

САМЫЕ СТРАШНЫЕ И ЖУТКИЕ РАСТЕНИЯ НА ЗЕМЛЕ

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Глаза во всю клетку

  Клетки некоторых цианобактерий трудятся как самый настоящий глаз – чтобы выяснить, где находится источник света, они фокусируют в себя его лучи….

• Для борьбы с тлями растения используют бактерий-предателей

  Симбиотические бактерии тлей выделяют особенный белок, что со слюной насекомых попадает в растение и запускает в нём предохранительную совокупность…

• Как на земле появились клетки с ядрами

  Архея называющиеся Локи продемонстрировала, как древние безъядерные микробы имели возможность дать начало эукариотическим клеткам. Микроба Lokiarchaea…

• Банан всему голова, или почему это растение станет основной пищей в мире

  В соответствии с итогам недавнего изучения, совершённого представителями консультативной группы при интернациональной организации, занимающейся научными…