Впервые за миллиард лет две формы жизни стали одной: в предыдущий раз на Земле появились растения

Ученые стали свидетелями события, которое происходит на планете один раз в миллиард лет. Две формы жизни слились в один организм, получивший новые возможности. В прошлый раз, когда произошло нечто подобное, на Земле появились растения, пишет New Atlas.

Такое явление называется первичным эндосимбиозом. В ходе этого процесса микробный организм поглощает другой и начинает его использовать как собственный внутренний орган. Клетка-хозяин обеспечивает симбиота питательными веществами, энергией и защищает его. С течением времени симбиот утрачивает способность выживать самостоятельно, и в конце концов, действительно становится органом хозяина – или тем, что называется органеллой в микробных клетках.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам ученых, за 4 млрд лет истории жизни на Земле первичный эндосимбиоз происходил всего дважды и каждый раз это был невероятный прорыв в эволюции. Первый такой случай произошел около 2,2 млрд лет назад, когда архея проглотила бактерию, ставшую митохондрией. Получившаяся органелла, производящая энергию, позволила развиваться почти всем сложным формам жизни на планете. Данная органелла и по сей день остается "электростанцией клеток".

Второй подобный случай произошел около 1,6 млрд лет назад, когда некоторые из этих более продвинутых клеток проглотили цианобактерии, которые могли собирать энергию солнечного света. В итоге получились органеллы, известные как хлоропласты. Они получили способность собирать солнечный свет, а также окрасили в зеленый цвет формам жизни, известным как растения.

Теперь же ученые стали свидетелям еще одного эпохального витка эволюции. Водоросли Braarudosphaera bigelowii проглотили цианобактерию, что открыло уникальную возможность – "фиксировать" азот прямиком из воздуха и комбинировать его с другими элементами, чтобы создать более полезные соединения. Отмечается, что ранее на Земле ни одно растение и водоросли не умели ничего подобного.

Азот является ключевым питательным веществом, но растения и водоросли обычно получают его посредством симбиотических отношений с бактериями, которые остаются самостоятельными. Ученые увидели, что между водорослями B. Bigelowii и вышеупомянутыми бактериями развилась более тесная связь.

С помощью рентгеновской визуализации ученые смогли увидеть внутреннюю часть живых клеток водорослей. Как оказалось, репликация и деление клеток между хозяином и симбиотом были на удивление синхронизированы. Это является свидетельством первичного эндосимбиоза.

Более того, ученые увидели, что поглощенная бактерия уже не может в полной мере производить необходимое ей количество белков, остальное обеспечивает ей водоросль-хозяин.

"Это еще один признак того, что происходит переход от эндосимбиота к органелле. Они начинают выбрасывать кусочки ДНК, их геномы становятся меньше и они становятся все более зависимыми от материнской клетки", — говорит автор исследования Джонатан Зер.

Анализ показал, что на свет появилась полноценная органелла, которая получила название нитропласт. Ученые предполагают, что процесс поглощения начался около 100 млн лет назад.

Исследователи собираются выяснить, присутствуют ли обнаруженные органеллы в других клетках и какой эффект они могут оказывать.

Напомним, ученые считают, что эволюция вовсе не так случайна, как считалось. Результаты нового исследования бросают вызов устоявшейся теории о том, что эволюция всегда случайна и имеет огромные последствия для решения реальных проблем.