Bakterií je bezpochyby hodně a jsou všudypřítomné. Jenže všude tam, kde jsou bakterie, jsou i bakteriální viry, známé jako bakteriofágy, elegantněji zkracované na fágy. A fágů je ještě mnohem víc.
Asi nepřekvapí, že fágy, tak jako všichni správní paraziti, převyšují počtem své hostitele. Podle odborníků jsou právě fágy nejpočetnějšími organismy na Zemi, i když je v jejich případě poněkud problém s definicí organismů, života a všech těch podobných velkých věcí. Odhaduje se, že by tu s námi mohlo být nejméně 10 na 31 virových částic, v naprosté většině právě fágy. A to není všechno. Poslední dobou se ukazuje, že fágy nejspíš zásadně ovlivňují podobu celé přírody. Dokonce se rozjíždí úplně nový vědní obor zvaný ekologie fágů (anglicky Phage Ecology), který už svým názvem způsobuje bolení hlavy všem milovníkům učebnicových definic.
Před časem vyplaval podivuhodný objev, který demaskoval fágy sinic, čili cyanofágy (anglicky cyanophage) jako nečekané majitele genů zajišťujících fotosyntézu. Ukázalo se, že je nemají jenom tak pro parádu, ale že je používají k tomu, aby udrželi na živu nakaženou sinici s rozvráceným metabolismem.
Oded Béja z Technion – Israel Institute of Technology ve městě Haifa a jeho lidé teď přišli s tím, že spojitost fágů s fotosyntézou je ve skutečnosti mnohem hlubší. Badatelé pracovali s DNA sekvencemi pocházejícími ze slavné mořské expedice Craiga Ventera – Global Ocean Sampling Expedition, která proběhla v letech 2004 – 2006 a pak ještě v roce 2007. Účelem této výpravy bylo prozkoumat dosud utajený a bezbřehý svět genomů mořských mikroorganismů.
Béjův tým ve vzorcích z této expedice objevil v DNA cyanofágů sedm dalších fotosyntetických genů, jejichž produkty se podílejí na konstrukci proteinového komplexu zvaného fotosystém I. Ten obvykle sídlí v sinici nebo případně v chloroplastu, což je vlastně také sinice a spolu s fotosystémem II, cytochromem b6f a ATP syntázou tam provozuje fotosyntézu.
Podle šťastných objevitelů má fágový fotosystém I neobvyklý tvar, díky němuž je fotosyntéza prováděná fágem nesmírně výkonná. Při běžné fotosyntéze si fotosystém I spořádaně bere elektrony od proteinů v předešlém kroku řetězce fotosyntetických reakcí. Béja a spol. si myslí, že fágový fotosystém I si dovede brát elektrony nejen od proteinů namočených ve fotosyntéze, ale i od jiných proteinů uvnitř nakažené sinice. Zdá se, že když fág vleze do sinice, tak jí vyřadí fotosystém a nahradí ho tím svým. Ten pak poněkud upírsky vysává elektrony ze všech dostupných zdrojů a fágová fotosyntéza běží na šílené obrátky.
Odborníci působí docela šokovaně. Když se to celé převede na globální čísla, tak podle všeho cyanofágy hrají významnou roli v celoplanetární produkci kyslíku. Eric Wommack z University of Delaware v Newarku uvádí, že hostitelé cyanofágů mají na svědomí celou polovinu světové produkce kyslíku a že cyanofágové ovládají zhruba deset procent buněk svých hostitelů. Je podle něj možné, že kolem 5 procent světového kyslíku pochází z produkce nelítostně efektivních fotosyntetických fágů. Nově objevený typ fotosystému I schopný dravě účinné fotosyntézy jistě bude extrémně zajímavý například pro konstruktéry umělých organismů. Zároveň jistě jde o novou inspiraci pro výzkum evoluce fotosyntézy. Kdo má vlastně geny fotosystému I od koho? Fágy od sinic? Nebo naopak? Ať to bylo tak či onak, fágy jistě sehrály na úsvitu života zásadní roli a podle všeho jsou velkými hráči dodnes.
| Klasický fotosystém I. (Kredit: PD-USGOV-NCBI-SCIENCEPRIMER) |
Mořské pikosinice. Cyanofágy si na ně jistě brousí drápy. (Kredit: Cristiana Callieri) |
Prameny:
New Scientist 30.8. 2009, Wikipedia (Cyanophage, Photosystem I).
Diskuze:
