Zvětšit obrázek

Rhodopsin, transmembránový šikula díky němuž vidíme. Růžově světlosběrná anténa 11-cis retinal.

Bakterie jsou panoptikum. Vymyslete si téměř jakoukoliv chemickou sloučeninu a stoprocentně najdete nějakou baktérii, která ji pojídá a nepochybně taky nějakou další bakterii, která ji vyrábí. Vymyslete si sebešílenější metabolickou dráhu a klidně se můžete vsadit, že ji najdete v bakterii. Nedá se nic dělat, svět patří bakteriím. Ostatně i my eukaryota, jen s malou nadsázkou, fungujeme jako jednotka intenzívní péče pro líné alfa-proteobakterie, čili mitochondrie.

Zvětšit obrázek

Bacteriorhodopsin, bratranec proteorhodopsinu u slanomilných archeí.

Jiná momentálně slavná alfa-proteobakterie, Pelagibacter ubiqui, dříve známá pod přezdívkou SAR11, právě zažívá hvězdnou kariéru. Ze všech známých samostatně žijících bakterií má úplně nejmenší genom. Životopis ve stylu objev 1990, izolace buněk 2002, přečtení genomu 2005, s tím se nemůže chlubit jen tak někdo. Manažeři úspěchu pelagibactera, badatelé z Oregon State University pod vedením S. Giovannoniho nedávno při práci s ochočenými kulturami pelagibactera zjistili, že tahle minibakterie vlastní exotický energetický metabolismus.

Pelagibacter dokáže využít dopadající sluneční záření, stejně jako například sinice. Nedělá to ale pomocí běžného pigmentu chlorofylu, kterým zachycují světlo zmíněné sinice. Ukázalo se, že pelagibacter lapá světelné záření pomocí proteorhodopsinu. To je pigment podobný jinému na světlo citlivému pigmentu, rhodopsinu, díky němuž vidíme my i jiná zvířata. Rhodopsin je nacpaný v buňkách sítnice citlivých na světlo, v tyčinkách, které spolu s čípky obstarávají vidění.

Zvětšit obrázek

Halobacterium, nenápadný hrdina osidlující šílené biotopy.

Jak rhodopsin, tak i proteorhodopsin jsou transmembránové proteiny a pracují jako protonové pumpy. Trčí skrz buněčnou membránu, chytají světlo díky anténně z různě upraveného vitamínu A a pumpují protony, čímž vytvářejí protonový gradient. Ten se pak sledem lstivých reakcí přemění na energetické molekuly ATP – čili původně světelná energie se nakonec promění na energii chemickou.

Zvětšit obrázek

Díky bakteriorhodopsinu halobakterií jsou průmyslové odpařovače soli roztomile barevné.

Samotný proteorhodopsin byl objeven teprve v roce 2000 při průzkumu genomů blíže neznámých gama-protobakterií z vod východního Pacifiku a zatím nebyl nalezen v žádném živém organismu.

Proteorhodopsin sdílí evoluční minulost s dalším fotocitlivým proteinem, bakteriorhodopsinem. Na jejich genech je přímo vidět, že pocházejí ze společného předka, řekněme z „prabakteriorhodopsinu“ Jak jméno poněkud nepřesně napovídá, bakteriorhodopsin mají některá archea, například extrémně slanomilné potvory jako je Halobacterium volcanii, obyvatel dna Mrtvého moře libující si v silném roztoku chloridu sodného a hořečnatého. Bakteriorhodopsin absorbuje zelené světlo, nejlépe pracuje s vlnovou délkou 568 nm, navenek má tím pádem purpurovou barvu.

Zvětšit obrázek

Genoví mágové v akci. Takhle to dopadne, když vložíte geny pro proteorhodopsin do normální E. coli a přisypete vitamín A. Jde o různé proteorhodopsiny ulovené v Rudém moři na mořském dně v hloubce 150 metrů

Proteorhodopsinový metabolismus v pelagibacterovi je docela tajemný. Neví se jak přesně funguje. Je jasné, že se stejně jako v případě bakteriorhodopsinu nepodílí na přímé fixaci oxidu ohličitého a tvorbě organických látek, čímž se liší od klasické sinicové fotosyntézy založené na chlorofylu. Na druhou stranu se zjistilo, že když pelagibacteru vypnete světlo, tak si z toho nic moc nedělá a roste si pořád stejně, jako by se nechumelilo: Proteorhodopsin ale bez světla nemůže fungovat, takže podle všeho pelagibacter nespoléhá jenom na něj. Je možné, že proteorhodopsinový systém slouží jako rezerva pro případ nouze. V oceánech není živin zrovna nazbyt a každé sousto navíc se hodí.

I přesto ale hraje významnou roli v globálním koloběhu živin na naší planetě. Ač se to na první pohled nezdá, pelagibacter je nejspíš nejhojnější bakterie na Zemi. V oceánech požírá organický uhlík a rozkládá ho na oxid uhličitý a vodu, takže do značné míry rozhoduje o globálním koloběhu uhlíku. Na zplodinách jeho metabolismu významně závisejí sinice a zelené řasy. Proto je maximálně zajímavé, co dělá a jak na to získává energii.

Nature 438 (7064): 82-85, Wikipedia online