Cercetătorii au descoperit un nou organel în evoluție

Celulele complexe care stau la baza animalelor și plantelor au o colecție mare de ceea ce se numesc organele – compartimente înconjurate de membrane care îndeplinesc funcții specializate. Două dintre acestea s-au format printr-un proces numit endosimbioză, în care un organism odată cu viață liberă este încorporat într-o celulă. Acestea sunt mitocondriile, unde o fostă bacterie se ocupă acum de sarcina de a transforma energia chimică în forme utile și cloroplastul, unde are loc fotosinteza.

Faptul că există doar câteva cazuri de organele care au evoluat prin endosimbioză sugerează că este un eveniment extrem de rar. Cu toate acestea, cercetătorii ar fi putut găsi un nou caz, în care un organel dedicat fixării azotului din atmosferă este în proces de evoluție. Organelul rezultat, numit nitroplast, este încă în proces de specializare.

Obținerea de azot

Azotul este unul dintre elementele centrale ale vieții. Fiecare bază de ADN, fiecare aminoacid dintr-o proteină conține cel puțin unul, și adesea mai mulți, atomi de azot. Dar azotul este remarcabil de greu de obținut pentru viață. N₂ moleculele ar putea fi extrem de abundente în atmosfera noastră, dar sunt extrem de greu de despărțit. Enzimele care pot, numite nitrogenaze, se găsesc doar în bacterii și nu funcționează în prezența oxigenului. Alte organisme trebuie să obțină azot din mediul lor, care este unul dintre motivele pentru care folosim atât de multă energie pentru a furniza îngrășăminte cu azot la multe culturi.

Unele plante (în special leguminoasele), totuși, pot obține azot printr-o relație simbiotică cu bacteriile. Aceste plante formează noduli specializați care oferă un habitat pentru bacteriile producătoare de azot. Această relație este o formă de endosimbioză, în care microbii își au reședința în corpul sau în celulele unui organism, fiecare organism furnizând de obicei substanțele chimice de care celălalt are nevoie.

În cazuri mai extreme, endosimbioza poate deveni obligatorie. fără niciun organism capabil să supraviețuiască fără celălalt. La multe insecte, endosimbioții sunt transmisi descendenților în timpul producției de ouă, iar microbii înșiși nu au adesea gene cheie care le-ar permite să trăiască independent.

Dar chiar și stări ca aceasta nu fac față situației întâlnite în mitocondrii și cloroplaste. Aceste organite sunt complet integrate în celulă, fiind duplicate și distribuite atunci când celulele se divid. Ei au, de asemenea, genomi minimi, majoritatea proteinelor lor fiind produse de celulă și importate în organele. Acest nivel de integrare este produsul a peste un miliard de ani de evoluție de la începutul relației endosimbiotice.

Este, de asemenea, aparent un proces dificil, bazat pe aparenta sa raritate. Dincolo de mitocondrii și cloroplaste, există doar un exemplu confirmat a unei endosimbioze mai recente între eucariote și o specie bacteriană. (Există o serie de cazuri în care algele eucariote au fost încorporate de alte eucariote. Deoarece aceste celule au genetică compatibilă, acest lucru se întâmplă cu o frecvență mai mare.)

De aceea, găsirea unui alt exemplu este o perspectivă atât de interesantă.