Neznáme baktérie hovoria o prastarom pôvode fotosyntézy

Štruktúry vo vnútri neznámych baktérii sú podobné tým, ktoré dnes podporujú fotosyntézu rastlín, čo naznačuje, že tento proces je starší ako sa pôvodne predpokladalo.

Vnútro cudzích baktérii je síce podobné tým, ktoré dnes podporujú fotosyntézu rastlín, no jednotlivé štruktúry naznačujú, že ide o oveľa starší proces než sa nám dosiaľ javilo. Toto zistenie by mohlo znamenať, že vývoj fotosyntézy si vyžaduje prehodnotenie a obrátenie tradičných myšlienok.

Fotosyntéza je schopnosť využívať slnečnú energiu na výrobu cukrov chemickými reakciami. Rastliny, riasi a niektoré baktérie dnes vytvárajú „kyslíkovú“ fotosyntézu, ktorá rozdeľuje vodu na kyslík a vodík, aby poháňala daný proces, pričom kyslík sa uvoľňuje ako odpadový produkt. 

Niektoré baktérie namiesto toho vykonávajú „anosygénnu“ fotosyntézu, čo je verzia, ktorá využíva iné molekuly ako vodu na podporu procesu a neuvoľňuje kyslík.  

Vedci sa ešte donedávna domnievali, že anoxygénna fotosyntéza je „primitívnejšia“ a že práve z nej sa vyvinula kyslíková fotosyntéza. Podľa tohto pohľadu sa tá anoxygénna objavila asi pred 3,5 miliardami rokov a kyslíková sa vyvinula o miliardu rokov neskôr.

Analýzou štruktúr vnútri starovekého typu baktérii však vedci z Imperial College London zistili, že kľúčový krok v kyslíkovej fotosyntéze bol asi možný už o miliardu rokov skôr než sa pôvodne uvažovalo.

Nový výskum je publikovaný v časopise Trends in Plant Science.

Vedúci autor štúdie, Dr. Tanai Cardona z Katedry vied o živote v Imperial College, uviedol:

„Začíname vidieť, že väčšina zaužívaného príbehu o vývoji fotosyntézy nie je podložená reálnymi údajmi, ktoré sme získali o štruktúre a fungovaní skorých bakteriálnych fotosyntetických systémov.“

Baktérie, ktoré vedci študovali, Heliobacterium modesticaldum, sa nachádzajú okolo horúcich prameňov, pôd a podmáčaných polí, kde vykonávajú anoxygénnu fotosyntézu. Veľmi vzdialene súvisia s cyanobaktériami, hlavnými baktériami, ktoré dnes vykonávajú kyslíkovú fotosyntézu.

Naposledy mali spoločného predka s cyanobaktériami pred miliardami rokov. To znamená, že akékoľvek vlastnosti, ktoré tieto dve baktérie zdieľajú, sú pravdepodobne prítomné aj v starodávnych baktériách, ktoré položili ich základ.

Analýzou štruktúr, ktoré H. modesticaldum aj moderné cyanobaktérie používajú na vykonávanie rôznych typov fotosyntézy, Dr. Cardona zistil výrazné podobnosti.

Obe štruktúry obsahujú miesto, ktoré cyanobaktérie a rastliny používajú výhradne na rozdelenie vody – prvý zásadný krok v kyslíkovej fotosyntéze.

Predpokladá sa, že vývoj cyanobaktérií je tiež prvým výskytom kyslíkovej fotosyntézy, ale skutočnosť, že H. modesticaldum obsahuje podobný proces, znamená, že stavebné bloky pre kyslíkovú fotosyntézu sú pravdepodobne oveľa staršie ako sa myslelo, staré ako samotná fotosyntéza, a preto mohli vzniknúť v dejinách Zeme oveľa skôr.

Doktor Cardona tiež naznačuje, že by to mohlo znamenať, že fotosyntéza kyslíka nebola výsledkom vývoja anoxygénnej fotosyntézy, ale mohla to byť vlastnosť, ktorá sa vyvinula oveľa skôr.

Cardona povedal: „Tento výsledok pomáha vysvetliť fantasticky podrobne, prečo systémy zodpovedné za fotosyntézu a produkciu kyslíka sú také, aké sú dnes. Ale aby to dávalo zmysel, vyžaduje si to zmenu perspektívy v spôsobe, akým sledujeme vývoj fotosyntézy.“

„Podľa tradičného názoru, že anoxygénna fotosyntéza sa vyvinula ako prvá a bola jediným typom milióny rokov predtým ako sa vyvinula kyslíková fotosyntéza, by štruktúry v tomto type baktérií nemali vôbec existovať.“

Štúdiu financovala Rada pre výskum Leverhulme Trust a Rada pre výskum biotechnologických a biologických vied.

_____________

Autorka: Ing. Lujza Potočná

Zdroj:

Materiály poskytnuté spoločnosťou Imperial College London . Originál napísal Hayley Dunning. 

sciencedaily.com/releases/2019/07/190725120556.htm

Obrázok: culturacientifica.com/app/uploads/2014/04/De-la-fotosintesis.jpg

Pridajte komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená.

Táto webová stránka používa Akismet na redukciu spamu. Získajte viac informácií o tom, ako sú vaše údaje z komentárov spracovávané.