Kredit: UC Berkeley.
Je fascinující pozorovat zelené rostliny, jak celé dny fotosyntetizují na plný plyn a zářením místní hvězdy pohánějí důmyslné molekulární továrny na výrobu cukrů z vody a oxidu uhličitého. Ještě pozoruhodnější ovšem je, že rostliny jako takové vlastně cukry nevyrábějí. Je to práce symbiotických sinic, tedy bakterií, které umějí výkonnou fotosyntézu a na počátku evoluce linie rostlin v roli plastidů vstoupily do dávné eukaryotní buňky. Ta buňka mohla být všelijak šikovná, ale fotosyntézu zaručeně neovládala. Bylo to docela stejné, jako když o něco dříve pronikli do předka eukaryot předchůdci mitochondrií, alfa proteobakterie. V obou případech jde o masovou invazi bakterií do eukaryotních buněk, které se tak trochu přikrášleně říká endosymbióza. Dodnes mají jak mitochondrie tak i plastidy bakteriální genomy. Sice notně ořezané, stále ale nezapřou svůj původ. Otázkou je, kdy k těmto klíčovým událostem historie pozemského života vlastně došlo.
Endosymbióza s mitochondriemi a pak s plastidy se odehrála dávno. Fosilní materiál nám v takovém případě moc nepomůže. Pokud nějaké nálezy z oněch dob vůbec jsou, tak se odborníci obvykle vysilují dohady jestli to vůbec bylo živé anebo nikoliv. Problematické jsou i sekvence, která mají za sebou stovky milionů let neustálých změn. Dobrat se k důvěryhodným výsledkům není vůbec snadné a nevyhnutelně dochází k různým přehmatům. Odhady data vzniku mitochondrií a po nich také plastidů proto poměrně divoce létají mezi cca 3 miliardami a 800 miliony let.
Se zajímavým číslem se nedávno ozvali Patrick Shih a Nicolas Matzke z Kalifornské univerzity v Berkeley na stránkách časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Badatelé vcelku prozíravě ponechali stranou nejasné fosilie a snažili se hledané údaje vytěžit v sekvencích genomů mitochondrií , chloroplastů a jejich eukaryotních hostitelů. Použili k tomu alfa a beta podjednotky ATP syntázy a jim příbuzné proteiny a také proteiny elongační faktory EF-Tu (Elongation Factor Thermo unstable). Datování svých analýz založili výhradně na jednoznačných mnohobuněčných fosiliích maximálně prvohorního stáří a celé to prohnali Bayesovskou statistikou, která uvažuje podmíněné pravděpodobnosti.
A výsledek? Shih a Matzke spočítali, že alfa proteobakterie pronikly do předků eukaryot před 1,2 miliardami let, přičemž daly vzniknout mitochondriím a pak před pouhými 900 miliony let podobným způsobem vnikly do předků rostlin sinic, aby z nich poté vznikly chloroplasty. Oba údaje vyvolaly pozornost, neboť leží hodně blízko extrémně nízkým odhadům stáří obou inkriminovaných skupin, tj. celých eukaryot a pak rostlin. Pro endosymbiózu plastidů se v posledních letech obvykle uvádí stáří plus mínus 2 miliardy let. Což o to, historie života je nevyzpytatelná a dovede šokovat, vznik plastidů před 900 miliony let už ale zavání skandálem.
Kredit: PaU AVČR.
Specialista na evoluci eukaryot Miroslav Oborník z Laboratoře evoluční protistologie Parazitologického ústavu Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích osobně dává přednost spíše konzervativnějším odhadům. V tomto případě nabádá k jisté opatrnosti, neboť po endosymbiotickém vzniku prvních chloroplastů se ještě odehrála komplikovaná historie mnoha skupin eukaryot, která zahrnuje nejen rostliny, ale i linie v nichž došlo k sekundární a v extrémnějších případech i vícenásobné endosymbióze. A na to všechno byl potřeba čas. S prvotním vznikem plastidů před pouhými 900 miliony let by ho moc nezbývalo.
Literatura
UC Berkeley News 19.6. 2013, PNAS online 17.6. 2013, Wikipedia (Endosymbiotic theory).