V moři plave leccos podivuhodného. Kromě měsíčníků, chimér, sirén a kapitána Nema tam jsou i organismy, které mohou vstupovat do velmi zajímavých symbiotických vztahů. Slavnou hvězdou studií o endosymbiotickém vzniku plastidů je fotosyntetická měňavka Paulinella chromatophora, která představuje poměrně čerstvý pokus evoluce stvořit endosymbiotické plastidy jako variaci na oblíbené téma. Teď přišla na řadu zajímavá novinka, zahrnující sinici fixující dusík v těsném symbiotickém páru s fotosyntetickým bičíkovcem.
Velmi běžná planktonní sinice, po jistou dobu známá jako UCYN-A (uncultured nitrogen-fixing cyanobacterium) byla provizorně pojmenovaná Atelocyanobacterium thalassa, zatímco její partner ve svérázné dvojici symbiontů, pro vědu doposud neznámý, byl týmem Jonathana Zehra z Kalifornské univerzity v Santa Cruz nakonec identifikován jako maličký fotosyntetický bičíkovec mořského pikoplanktonu, původem z početně nevelké, ale ekologicky velmi významné skupiny haptofyt. Velikost jeho buněk nepřesahuje pár mikrometrů. Haptofyti mají, na rozdíl od mnoha podobných malých bičíkovců, kromě dvou bičíků ještě haptonema, které je na první pohled bičíkům podobné, ale svoji vnitřní stavbou se od nich liší. Podle přečtené DNA je velmi blízký elegantně vyhlížejícímu druhu Braarudosphaera bigelowii, který vytváří charakteristické kalcifikované organické šupiny, pro svůj nápadný tvar důvěrně známé i z fosilního záznamu.
Objev zajímavého soužití sinice a haptofyta je vlastně výsledkem detektivního vyšetřování původně záhadné sinice fixující dusík s drasticky redukovaným genomem UCYN-A. Tyhle sinice postrádají například celý fotosystém II, jeden ze tří klíčových proteinových komplexů celé kyslíkové fotosyntézy, enzymy Calvinova a Krebsova cyklu či enzymy související se syntézou některých aminokyselin. Badatelé je vzhledem k tomu už nějakou dobu podezřívali, že žijí v symbiotickém svazku, což se nakonec také potvrdilo.
Jak soužití sinice s haptofytem vlastně funguje? Dotyčná sinice nezvládá fotosyntézu, ale zároveň je šikovným lapačem dusíku, který je jinak v oceánu nedostatkovým zbožím. Ten dodává bičíkovci, který ji zase na oplátku zásobuje organickým uhlíkem, získaným z fotosyntézy. Je to podle všeho oboustranně výhodná symbióza, jinými slovy mutualismus. Zdá se, že dusík fixující sinice žijí těsně přisedlé na povrchu drobných haptofyt. Postrkování buněk při průtokové cytometrii je od sebe neoddělí, ale filtrace to někdy dokáže.
Zahr a spol. tak trochu nevázaně spekulují, že jimi objevený symbiotický systém představuje model počáteční fáze vzniku organel. To je ale poněkud na pováženou, protože prostinké spolknutí a nestrávení sinic eukaryotním prvokem, tak jako to udělal předek fotosyntetické paulinely, vypadá jednodušeji, alespoň z pohledu zvídavých nefotosyntetických primátů.
I když by rostliny či řasy s povrchovými organelami pro fixaci dusíku byly skvělé, zatím jsme žádné takové nenašli. Přesto je ale vztah atelocyanobacteria s haptofytem pozoruhodný a stojí za další výzkum maličkých buněk z mořské vody.
Prameny:
University of California, Santa Cruz 20.9. 2012, Science 337: 1546-1550.
Diskuze:
