Minerály a horniny Slovenska      :: prepni na celú stránku

Kdy došlo k bakteriální invazi chloroplastů do předka rostlin?
zdroj: http://www.osel.cz
pridané: 4.7.2013

Nová studie tvrdí, že se tak stalo před pouhými 900 miliony let. A předchůdci mitochondrií podle ní měli vniknout do eukaryotních buněk před 1,2 miliardami let. Bez okolků, bylo by to skandální.

Je fascinující pozorovat zelené rostliny, jak celé dny fotosyntetizují na plný plyn a zářením místní hvězdy pohánějí důmyslné molekulární továrny na výrobu cukrů z vody a oxidu uhličitého. Ještě pozoruhodnější ovšem je, že rostliny jako takové vlastně cukry nevyrábějí. Je to práce symbiotických sinic, tedy bakterií, které umějí výkonnou fotosyntézu a na počátku evoluce linie rostlin v roli plastidů vstoupily do dávné eukaryotní buňky. Ta buňka mohla být všelijak šikovná, ale fotosyntézu zaručeně neovládala. Bylo to docela stejné, jako když o něco dříve pronikli do předka eukaryot předchůdci mitochondrií, alfa proteobakterie. V obou případech jde o masovou invazi bakterií do eukaryotních buněk, které se tak trochu přikrášleně říká endosymbióza. Dodnes mají jak mitochondrie tak i plastidy bakteriální genomy. Sice notně ořezané, stále ale nezapřou svůj původ. Otázkou je, kdy k těmto klíčovým událostem historie pozemského života vlastně došlo.

Endosymbióza s mitochondriemi a pak s plastidy se odehrála dávno. Fosilní materiál nám v takovém případě moc nepomůže. Pokud nějaké nálezy z oněch dob vůbec jsou, tak se odborníci obvykle vysilují dohady jestli to vůbec bylo živé anebo nikoliv. Problematické jsou i sekvence, která mají za sebou stovky milionů let neustálých změn. Dobrat se k důvěryhodným výsledkům není vůbec snadné a nevyhnutelně dochází k různým přehmatům. Odhady data vzniku mitochondrií a po nich také plastidů proto poměrně divoce létají mezi cca 3 miliardami a 800 miliony let.

Se zajímavým číslem se nedávno ozvali Patrick Shih a Nicolas Matzke z Kalifornské univerzity v Berkeley na stránkách časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Badatelé vcelku prozíravě ponechali stranou nejasné fosilie a snažili se hledané údaje vytěžit v sekvencích genomů mitochondrií , chloroplastů a jejich eukaryotních hostitelů. Použili k tomu alfa a beta podjednotky ATP syntázy a jim příbuzné proteiny a také proteiny elongační faktory EF-Tu (Elongation Factor Thermo unstable). Datování svých analýz založili výhradně na jednoznačných mnohobuněčných fosiliích maximálně prvohorního stáří a celé to prohnali Bayesovskou statistikou, která uvažuje podmíněné pravděpodobnosti.

A výsledek? Shih a Matzke spočítali, že alfa proteobakterie pronikly do předků eukaryot před 1,2 miliardami let, přičemž daly vzniknout mitochondriím a pak před pouhými 900 miliony let podobným způsobem vnikly do předků rostlin sinic, aby z nich poté vznikly chloroplasty. Oba údaje vyvolaly pozornost, neboť leží hodně blízko extrémně nízkým odhadům stáří obou inkriminovaných skupin, tj. celých eukaryot a pak rostlin. Pro endosymbiózu plastidů se v posledních letech obvykle uvádí stáří plus mínus 2 miliardy let. Což o to, historie života je nevyzpytatelná a dovede šokovat, vznik plastidů před 900 miliony let už ale zavání skandálem.

Specialista na evoluci eukaryot Miroslav Oborník z Laboratoře evoluční protistologie Parazitologického ústavu Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích osobně dává přednost spíše konzervativnějším odhadům. V tomto případě nabádá k jisté opatrnosti, neboť po endosymbiotickém vzniku prvních chloroplastů se ještě odehrála komplikovaná historie mnoha skupin eukaryot, která zahrnuje nejen rostliny, ale i linie v nichž došlo k sekundární a v extrémnějších případech i vícenásobné endosymbióze. A na to všechno byl potřeba čas. S prvotním vznikem plastidů před pouhými 900 miliony let by ho moc nezbývalo.

Literatura: UC Berkeley News 19.6. 2013, PNAS online 17.6. 2013, Wikipedia (Endosymbiotic theory).

Autor: Stanislav Mihulka

Zdroj: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6987