Zvětšit obrázek

Divotvorná měňavka Paulinella chromatophora v celé své kráse. Zezelenala fylogeneticky nedávno.

Endosymbiotické představy o původu organel jsou vlastně docela staré. Poprvé s nimi přišel jistý Schimper v roce 1883. O tom, že by endosymbiotického původu mohly být plastidy uvažoval ještě před ruskou tragédií za poklidné vlády báťušky cara v roce 1905 ruský biolog Merechkovský. Představa endosymbiózy, čili pozření a zotročení malého organismu větším, ale v té době přišla mnoha lidem příliš šílená a tak dlouhá léta živořila na okraji biologických věd.

V šedesátých letech ji zázračně vzkřísila dnes slavná hippie rebelka Margulisová, která se poněkud scestně domnívala, že endosymbióza buněčných organel ukazuje přírodu nikoliv padoušsky vzájemně bojující ale svatoušsky spolupracující.

Sen Margulisové se sice nesplnil a příroda zůstala až dodnes sobeckou mrchou plnou sobeckých genů a organismů, ale díky intenzivním popularizačním kampaním se dotyčné hippie podařilo protlačit úžasně zajímavý pohled na vznik eukaryontní buňky. Nástup molekulární biologie dal Margulisové v tomhle jednom konkrétním případě za pravdu. Přesto, že se učebnice biologie většinou stále ještě omezeně drží sousloví „endosymbiotická teorie“, je to teorie asi do té míry, jako ta, že Země obíhá kolem Slunce.

Zvětšit obrázek

Paulinella ovalis, nezelená sestřička. Nebo přímo babička?

Dnes známe desítky a stovky konkrétních dokladů, že mitochondrie a plastidy opravdu vznikly dávným spojením předka eukaryontní buňky a bakterie. Mitochondrie jsou alfa-proteobakterie velmi blízké rickettsiím, plastidy jsou zase mimo vší pochybnost jiné bakterie, totiž sinice. Svědčí o tom celá struktura obou organel – buněčná membrána, kruhový bakteriální genom a jeho sekvence, i bakteriální ribozómy.
I jejich životní projevy jsou veskrze bakteriální, stačí se podívat na dělení plastidů nebo mitochondrií uvnitř hostitelských buněk.

Zdálo by se, že k endosymbiotickým událostem došlo velmi dávno a že dnes můžeme jen velmi mlhavě odhadovat, jak to tehdy vlastně bylo. Podle velmi hrubých odhadů molekulárních hodinářů došlo ke vzniku plastidů před 1,5 miliardou let. A až donedávna si všichni mysleli, že k němu došlo jenom jednou v historii, nebo přesněji řečeno, že dnes už žijí potomci pouze jediného primárního endosymbiotického vzniku plastidů.

Zvětšit obrázek

Volvox aureus, zelená řasa. Mít plastid je odvaz.

Chyba lávky. Před pár lety tyhle představy postavila na hlavu nenápadná fotosyntetická zelená měňavka z velké fylogenetické linie Cercoza, Paulinella chromatophora. Ta byla již velmi dlouho podezřelá z toho, že její fotosyntetické organely jsou něco výjimečného. Nové fotosyntetizující organismy navzdory různým pánbíčkům vznikají a jsou nacházeny neustále, hlavně v rozličných liniích „prvoků“.

Vždy se ale jedná o sekundární (případně terciární) endosymbiotické události, kdy onen prvok schramstne zelenou či jinou řasu. Jinak řečeno, k zotročení fotosyntetické bakterie, sinice, moc často nedochází. Paulinella chromatophora je ale vzácná výjimka. Postupně se ukázalo, že Paulinella nespolkla řasu, ale právě sinici a že ji lze oprávněně považovat za druhý známý případ primární endosymbiózy plastidu. Všechna ostatní fotosyntetická eukaryota představují ten první případ a jejich plastidy jsou navzájem příbuzné.

Nová práce týmu biologů pod vedení Hwan Su Yoona z University of Iowa krásně potvrzuje, že endosymbiont Paulinelly je vlastně nedávno pozřelá sinice z linie drobných oceánských sinic rodů Prochlorococcus a Synechococcus. Autoři studie osekvenovali cca 14 000 bází dlouhý fragment „plastidu“ Paulinelly a zjistili, že je jak sekvenčně, tak řazením jednotlivých genů velmi těsně blízký zmíněným sinicím. Paulinella chromatophora představuje luxusní evoluční model, protože její endosymbiont je začleněn do těla a genomu hostitele méně, než klasické plastidy. Je na půl cesty. Proto je na něm přímo didakticky vidět, jak endosymbióza plastidu probíhá. Například, jeden fotosyntetický gen, který se u jiných plastidů přesunul – jak je to u mnohých genů endosymbiontů běžné – do jaderného genomu hostitele, je v případě Paulinelly stále v genomu „plastidu“. Jsou tam i geny systému fixace dusíku, u sinic běžné, ale u všech ostatních plastidů během evoluce vyzmizíkované jako neužitečné.

Podle autorů lze další pozoruhodné objevy očekávat po kompletním osekvenování genomu endosymbionta a hlavně měňavkovitého hostitele. Paulinella chromatophora představuje unikátní a zcela nedávnou evoluční událost, která již vstupuje do učebnic. Ukazuje, že k endosymbióze plastidů může dojít a taky pěkně rázně dochází. Po ruce je i evoluční pohádka, jak k téhle endosymbióze mohlo dojít. Blízce příbuzný druh Paulinella ovalis je totiž heterotrofní měňavka bez jakéhokoliv náznaku plastidu. Živí se, nijak překvapivě, především sinicemi typu Synechococcus. „Plastidy“ Paulinelly jsou těmto dnešním hodně odvozeným sinicím bezprostředně příbuzné a tak jistě není těžké si domyslet zbytek.

Pramen: Current Biology 16(17): R670-R672, Wikipedia.