2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Az Oregon State University tudósai sikeresen tenyésztettek ki laboratóriumban egy mikroorganizmust, amely a fotokémia egy alternatív formájának génjével rendelkezik – ez az előrelépés, amely végső soron fényt deríthet a világ óceánjainak ökológiájára.
A mikroorganizmus a SAR11, a legkisebb ismert szabadon élő sejt, és valószínűleg a legnagyobb mennyiségben előforduló szervezet a tengerekben. Azáltal, hogy először tanulmányozhatják a SAR11 "proteorodopszin" gént laboratóriumban, a kutatók jobban megérthetik, hogyan aktiválódik, milyen szerepet játszik a SAR11 életében és túlélésében, és hogyan hat az óceánökológiára. Az eredményeket ma teszik közzé a Nature folyóiratban.
Meglepő módon a SAR11 baktériumok továbbra is normálisan szaporodtak, függetlenül attól, hogy volt rendelkezésre álló fény, vagy sem – jelezve az OSU kutatóinak, hogy a sejtnek nincs szüksége erre az energiatermelő mechanizmusra normál körülmények között. Lehetséges – mondták –, hogy a fotokémia ezen alternatív formája „tartalék” rendszerként szolgál, hogy energiával látja el a sejteket, amikor éheznek a nyílt óceánban, amely gyakran nagyon korlátozott tápanyagot tartalmaz.
"Izgalmas többet megtudni a fotokémia egy másik formájáról, amely nem használ klorofillt" - mondta Stephen Giovannoni, az OSU mikrobiológia professzora. "Úgy tűnik azonban, hogy ennek a proteorodopszin génnek finom szerepe van a SAR11 életében és túlélésében, és úgy tűnik, hogy a sejtek túlélését segítő segédrendszer."
A kutatók szerint nagy az érdeklődés a SAR11 iránt, mert uralja az óceánok mikrobiális életét, túlél ott, ahol a legtöbb sejt elpusztul, és jelentős szerepet játszik a szén körforgásában a Földön. Ezek a baktériumok egymilliárd éve vagy még tovább virágozhattak, de a legkisebb genetikai szerkezetük van a független sejt között, és először az OSU tudósai fedezték fel őket 1990-ben.
Bár kicsi, a SAR11 nagy számuk miatt szerves szénfogyasztóként jelentős szerepet játszik a bolygó szénciklusában. Fő energiatermelő rendszere a szerves szén belégzése, amely során szén-dioxid és víz keletkezik.
A Föld atmoszférájában lévő oxigént nagyrészt fotoszintézis hozta létre és tartja fenn, amelynek során a növények a napfényt biológiai energiává alakítják át klorofilt igénylő folyamat révén. Az óceánokban a SAR11 partner ebben a folyamatban, újrahasznosítja a szerves szenet, és előállítja az algákhoz szükséges tápanyagokat, amelyek a Föld légkörébe naponta belépő oxigén körülbelül felét termelik.
A szénciklus végső soron a Föld összes növényi és állati életére kihat.
Azonban mára világossá vált, hogy a SAR11-nek megvan a maga mechanizmusa a napfényenergia felhasználására, amely nem tartalmaz klorofillt. Inkább a retinát használja, ugyanazt a fehérjét, amelyet az állatok és az emberek szeme is használ a fény érzékelésére, és "protonpumpaként" szolgál a sejtmembrán energetizálására. A proteorodopszint csak 2000-ben fedezték fel, de eddig nem találták élő szervezetben. Még mindig nem teljesen világos, mondta Giovannoni, hogy ez az energiatermelő mechanizmus milyen előnyökkel jár a sejt számára.
"Amikor lekapcsoltuk a lámpákat, a proteorodopszin génnek nem volt olyan mechanizmusa, amely energiát termelne, de úgy tűnt, hogy ez nem változtat a SAR11 növekedési ütemében" - mondta Giovannoni. "Tehát tudjuk, hogy normál körülmények között nincs szükség az energiatermelésnek erre az alternatív formájára. Ez a rendszer vészhelyzet esetén is rendelkezésre állhat. De még mindig nagyon fontos lehet az óceáni élet szempontjából, és erről kell többet megtudnunk."
