Nowe badanie rzuca światło na ewolucję fotosyntezy

Badanie prowadzone przez Rutgersa rzuca nowe światło na ewolucję fotosyntezy roślin i alg, co może pomóc w poprawie produkcji roślinnej.

Gazeta ukazuje się w czasopiśmie Nowa botanika.

Naukowcy dokonali przeglądu badań nad fotosyntetycznymi amebami Paulinella, który jest modelem do zbadania fundamentalnego pytania o ewolucję eukariontów: Dlaczego istnieje jedno pochodzenie glonów i roślin? To znaczy, dlaczego fotosynteza nie powstała kilka razy w wyniku endosymbiozy protoplastydowej w drzewie życia?

Fotosynteza to proces, w którym rośliny i inne żywe organizmy wykorzystują światło słoneczne do syntezy z niego pożywienia zaspokoić I woda, która jako produkt uboczny wytwarza tlen.

Endosymbioza to związek między dwoma organizmami, w którym jedna komórka jest zawarta w drugiej. Kiedy ta interakcja jest stabilna i korzystna dla komórki „gospodarza”, może prowadzić do ogromnych innowacji genetycznych. Pomimo jej krytycznej roli ewolucyjnej, wiedza na temat początkowego ustalenia endosymbiozy jest ograniczona.

Endosymbioza protoblastów, która powstała około 1,5 miliarda lat temu, jest procesem, w którym eukarionty – organizmy takie jak rośliny i glony, których komórki zawierają jądra otoczone błoną i drobne narządy zwane organellami – wchłaniają prokariota, organizmy takie jak bakterie, które nie mają jądra A otoczony membraną. Plastyd to wewnątrz błona organella komórki roślin i alg.

„Fotosynteza okazuje się niezwykle niebezpieczna, ponieważ wytwarza szkodliwe chemikalia i ciepło jako produkty uboczne, które mogą uszkodzić komórkę gospodarza” – powiedział starszy autor Debashish Bhattacharya, wybitny profesor na Wydziale Biochemii i Mikrobiologii na Uniwersytecie Rutgers w Nowym Brunszwiku. „Dlatego tworzenie nowych organelli jest bardzo złożonym procesem, który sprawia, że ​​jest to przejściowo rzadkie w ewolucji. Paulinella, który jest jedynym znanym przypadkiem niezależnej pierwotnej endosymbiozy plastydowej innej niż glony i rośliny, dostarcza kilku wskazówek dotyczących tego procesu, które pomagają wyjaśnić, dlaczego występuje tak rzadko. „

Pochodzenie fotosyntezy w algach i roślinach zmieniło naszą planetę, zapewniając główne źródło tlenu i wspierając wiele ekosystemów, ze względu na ich pierwotną produkcję z węgla stałego (cukry i lipidy). Zrozumienie, w jaki sposób zachodzi ten krytyczny proces, pomoże nam potencjalnie zaprojektować go w systemy modułowe, a także go ulepszyć produkcja roślinna.

„Dlatego Paulinella Jest niezależnym źródłem fotosyntezy, dostarcza kluczowych wskazówek na temat tego, jak ten proces zachodzi i kosztów, na które się nakłada Komórka gospodarzapowiedział główny autor Timothy J. Stevens, badacz z tytułem doktora na Rutgers University. ” Paulinella Zawiera wiele niezależnie opracowanych genów zaangażowanych w to Fotosynteza I radzenie sobie z towarzyszącymi ciśnieniami, które można w to wbudować glony A rośliny Może pomóc poprawić ich tolerancję na stresy, takie jak wysoki poziom światła lub stres solny. ”