Morskie złodziejaszki i teoria endosymbiotyczna

Teoria endosymbiotyczna głosi, że niektóre organelle komórki eukariotycznej powstały przez wchłonięcie komórek prokariotycznych przez przodka komórki eukariotycznej. Takimi organellami są mitochondria i chloroplasty, które zaczynały karierę jako odrębne organizmy, a skończyły z resztką pierwotnego DNA, całkowicie uzależnione od gospodarza. Za autorkę tej teorii powszechnie uznaje się Lynn Margulis, choć pomysł pojawił się już w początkach XX wieku, ale z braku dowodów został porzucony. Powszechnie przyjmuje się, że mitochondria pochodzą od proteobakterii, chloroplasty zaś od cyjanobakterii. W przypadku plastydów niektórych glonów mówi się też o wtórnej endosymbiozie – chloroplast wywodzi się z komórki, która już wcześniej dorobiła się endosymbiotycznej cyjanobakterii. To musi być skomplikowana operacja, bo część genów potrzebnych do działania mitochondriów i chloroplastów w toku ewolucji przeszła do genomu jądrowego.

Różne etapy endosymbiozy można zobaczyć i dziś. Przykładem może być opisana w 2005 Hatena arenicola, jednokomórkowiec żyjący na japońskich plażach. Tu dygresja: hatena oznacza ponoć po japońsku “jakie dziwne”, ale to nie jedyny przypadek takiej nazwy – w Australii żyją ponoć pluskwiaki, których nazwa rodzajowa po łacinie brzmi Dziwneono (np. Dziwneono etcetera). Wracając do japońskiego dziwadła – Hatena nosi w sobie glona o nazwie Nephroselmis, co daje jej zieloną barwę. Przy podziale jedna komórka potomna zabiera glona, a druga zostaje bez glona (to ta bezbarwna). Bezbarwna wykształca aparat pokarmowy, którego używa, żeby połknąć nowe Nephroselmis. Kiedy już to zrobi, aparat pokarmowy zanika. Nephroselmis mieszkające w Hatenie wygląda inaczej, niż jego wolno żyjące egzemplarze. Plastyd jest powiększony, plamka oczna zaczyna służyć gospodarzowi, a część organelli wewnętrznych zanika. Ale jądra glonów pozostają. Więcej informacji o Hatenie, oraz odnośniki do innych stadiów pośrednich między samodzielnym organizmem a chloroplastem można znaleźć w kolejnej pracy Okamoto i Inouye z 2006.

O tym, że orzęsek Myrionecta rubra (Mesodinium rubrum) kradnie chloroplasty glonom Geminigera cryophila, wiadomo było od dawna. To właśnie z kradzionych chloroplasów bierze się jego czerwona barwa. Po obiedzie z glonów M. rubra zostawia sobie nie tylko plastydy, ale i jądra pożartych komórek. Zespół z Maryland sprawdził, czy te jądra funkcjonują. I okazało się, że tak. W jądrach Geminigera odbywa się transkrypcja mRNA, dzięki czemu mogą powstawać białka potrzebne chloroplastom do fotosyntezy. Zjedzone jądra nie mogą się dzielić i po miesiącu niewolniczej pracy znikają. Wtedy chloroplasty przestają działać, a orzęsek musi postarać się o nowego glona. I niewątpliwie ten biznes się opłaca – ten gatunek orzęska jest naprawdę liczny i szeroko rozpowszechniony. Dowodem na to są powodowane przez niego “czerwone przypływy”. Jeden z nich oglądał nawet Karol Darwin z pokładu Beagle. Szkoda, że nie wiedział, co to jest.

Jinlong - dzięki za inspirację.