Палеонтологи обнаружили в Австралии отложения древних морских осадочных пород, которые содержат в себе включения, похожие на так называемые тилакоиды, фотосинтезирующие структуры в клетках цианобактерий. Их открытие указывает на то, что фотосинтез появился на Земле как минимум 1,7-1,8 млрд лет назад, пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Мы обнаружили пока самые древние на Земле тилакоиды внутри цилиндрических микроокаменелостей, которые были найдены в отложениях пород из австралийской формации Макдермотт. Их открытие отодвигает время появления цианобактерий с тилакоидами назад в прошлое как минимум на 1,2 млрд лет и говорит в пользу того, что подобные микробы появились примерно 1,75 млрд лет назад", - пишут исследователи.

Данное открытие было совершено группой европейских палеонтологов под руководством профессора Льежского университета (Бельгия) Эммануэль Яво при изучении необычных микроскопических окаменелостей, которые были найдены на севере Австралии у берегов реки Макартур. Здесь залегают породы австралийской формации Макдермотт, которые сформировались на дне древнего моря примерно 1,78-1,73 млрд лет назад.

В этих отложениях присутствуют цилиндрические структуры, похожие по размерам и форме на бактерий или архей. Профессор Яво и ее коллеги впервые изучили внутреннее устройство этих микроокаменелостей при помощи трансмиссионного электронного микроскопа, для чего они разрезали несколько цилиндров на тонкие слои и просканировали их при помощи этого устройства.

По этой причине находка профессора Яво и ее коллег пока является самым древним на Земле свидетельством существования фотосинтезирующих организмов в целом и цианобактерий в частности. Последующее изучение этих окаменелостей, а также поиски их аналогов в других древних породах помогут ученым уточнить то, как и когда на нашей планете появились первые существа, способные использовать солнечную энергию для получения питательных веществ.

Ископаемая история фотосинтеза

По текущим представлениям палеонтологов и геологов, первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле примерно 2,4-2,1 млрд лет назад. Многие ученые считают, что свидетельством этого является то, что в это время произошла так называемая "великая кислородная катастрофа", во время которой концентрация кислорода в водах первичного океана Земли и ее атмосферы за очень короткое время выросла на несколько порядков.

Другие исследователи пока сомневаются в этом, так как у исследователей пока нет однозначных свидетельств существования фотосинтезирующих организмов в начале палеозойской эры. По этой причине "скептики" считают, что данные резкие сдвиги в концентрации газов могли породить абиогенные процессы, в том числе перемены в характере круговорота пород в недрах Земли.

Геологи из университета Висконсин-Мэдисон (США), под руководством профессора Кларка Джонсона (Clark Johnson) обнаружили следы самого древнего на земле фотосинтеза. Результаты этого исследование, которое финансировалось NASA, опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters. Коротко их пересказывает сайт (e) Science News.

Открытие было сделано в результате изучения американскими учеными образцов минералов из Южной Африки, возрастом 3,23 млрд лет, предоставленных коллегами из университета Йоханнесбурга (ЮАР). Эти камни имеют слоистую структуру из кварца и оксида железа. Поскольку океан в то время был крайне беден кислородом (его содержание составляло всего 0,1% от нынешнего уровня), взяться для образования оксида он мог только в результате фотосинтеза.

Итак, уже 3,2 млрд лет назад, т. е. спустя «всего» 300 млн лет после возникновения на Земле жизни, какой-то живой организм уже занимался фотосинтезом. Кто бы это мог быть? Ученые считают наиболее вероятными кандидатами цианобактерии, занимающиеся как раз окислением различных элементов.

Поскольку образцы минералов взяты только из одной локации, ученые не могут доказать, что фотосинтез к тому времени уже был широко распространен. Но что он распространялся, сомнений не вызывает. «Существовал эволюционный прессинг в сторону развития кислородного фотосинтеза, — сказал профессор Джонсон. — Как только организмы вырабатывают у себя необходимую для этого машинерию, они подключаются к неисчерпаемому источнику энергии. Для жизни им становится достаточно солнца, воды и углекислого газа».

Таким образом, можно сделать вывод, что фотосинтез развивался задолго до «Великого окисления», которое насытило океаны и атмосферы Земли кислородом примерно 2,4-2,2 млрд лет назад.

Источник: Научная Россия

Миллионы лет назад на Земле внезапно возникло множество новых видов живых существ, от членистоногих до иглокожих. Этот феномен назвали кембрийским взрывом, и учёные до сих пор пытаются найти ему объяснение. Одним из важных факторов кембрийского взрыва считают увеличение кислорода в атмосфере, что подтверждается и геологическими данными. Правда, не совсем понятно, почему уровень кислорода повысился именно в это время. 

Древние цианобактерии, возможно, помогли появиться на Земле новым формам жизни. (Фото Dr. Ron Dengler.)Исследователи из Бристольского университета (Великобритания) полагают, что дело тут было не столько в кислороде, сколько в азоте. Используя генетические данные, они попытались восстановить взаимоотношения между сине-зелёными водорослями, кои, благодаря своему фотосинтезу, могли вызвать в атмосфере значительные перемены и повлиять тем самым на пути эволюции. 

В журнале Current Biology исследователи сообщают, что среди тогдашних цианобактерий были такие, которые могли превращать атмосферный азот в биодоступную форму, и в таком биодоступном виде он вполне мог входить в морскую экосистему. Геномный анализ показал, что такие виды сине-зелёных водорослей могли появиться около 800 млн лет назад. 

Тут надо вспомнить знаменитую кислородную катастрофу, которая случилась около 2,3 млрд лет назад. Тогда в атмосфере благодаря тем же цианобактериям впервые появился кислород, и Земля перестала быть прежней: анаэробные организмы, которые её населяли, вынуждены были если и не исчезнуть, то сильно потесниться. Однако, по мнению Патрисии Санчес-Баракальдо (Patricia Sanchez-Baracaldo) и её коллег, эти «кислородные» цианобактерии долгое время не могли активно заселять древний океан — попросту из-за нехватки питательных веществ с биодоступным азотом. 

Этот азот им как раз предоставили другие цианобактерии, появившиеся, как уже сказано, около 800 млн лет назад. «Кислородные» цианобактерии после этого наконец-то смогли войти в полную силу: они стали активно колонизировать океан и наполнять его кислородом. А это, в свой черёд, дало толчок к развитию новых форм жизни. 

Так что кислород, с одной стороны, действительно мог спровоцировать кембрийский взрыв, но — благодаря вовремя подоспевшему биодоступному азоту.

Авторы работы утверждают, что в пользу такой последовательности событий говорят и некоторые климатические события, происходившие в то время на Земле, однако не будем забывать, что все теории, касающиеся древнейшего прошлого планеты, являются лишь более или менее вероятными. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Для фотосинтеза в клетках растений, водорослей и цианобактерий существуют огромные белковые комплексы, среди которых есть антенны-фотоуловители, реакционные центры, переносчики электронов и пр. И если говорить, например, о сине-зелёных водорослях (которые, как считается, дали нашей планете кислород), то у них вся эта куча белков объединена в три модуля, называющиеся фикобилисомой, фотосистемой II и фотосистемой I.

Фотосинтетический мегакомплекс цианобактерий; над плоскостью мембраны выступают фотоуловительные антенны фикобилисомы, а под ней располагаются комплексы фотосистем I и II. (Иллюстрация Haijun Liu / Washington University in St. Louis.)Понятно, что эти комплексы должны располагаться рядом друг с другом и особым образом контактировать — чтобы перенос энергии проходил быстро и эффективно, иначе никакой выгоды от всей фотосинтетической машины не будет. Однако до сих пор исследователи могли изучать только разъединённые компоненты фотосинтетического аппарата. Хотя и предполагалось, что они должны быть соединены, этого никак не удавалось увидеть экспериментально, и даже уверенности в том, что такой мегакомплекс существует, не было.

И вот стараниями Роберта Бланкеншипа (Robert Blankenship) и его коллег из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) такой комплекс всё-таки удалось увидеть.

Исследователи экспериментировали с сине-зелёными водорослями. Им удалось вытащить из клеток цианобактерий фикобилисомы (которые служат антенной для фотонов) вместе с обеими фотосистемами. Для этого белки, входящие в состав фотосинтетической машины, особым образом метили, чтобы потом, обработав живую клетку специальным реагентом, заставить белки прочно связаться друг с другом. Достаточно прочно для того, чтобы их можно было вытащить из клетки и изучить другими методами.

Масс-спектрометрический анализ подтвердил, что мегакомплекс действительно объединяет все три модуля. Заодно выяснилось, какие именно белки обеспечивают единство комплекса и как именно они это делают. (Учитывая размер этой фотосинтетической мегамашины, можно представить, какую массу данных пришлось проанализировать после разрушения белков на пептиды.)

Одновременно удалось экспериментально увидеть, как происходит перенос энергии внутри мегакомплекса. Перенос порции энергии и впрямь осуществлялся в комплексе сверхбыстро — за одну пикосекунду. Однако для эффективного переноса электронов одного лишь мегакомплекса мало: тут требовались мобильные посредники вроде белка цитохрома и других, которые плавали бы рядом. Всё вместе можно представить в виде огромной молекулярной горы, через которую идёт поток энергии, а вокруг снуют молекулы-посредники, облегчающие передачу электронов.

Даже если не слишком представлять себе детали этой работы, всё равно легко понять как её фундаментальное значение (а это крупный прорыв в изучении фотосинтеза), так и прикладное (основа для будущих разработок искусственных фотосинтетических агрегатов). Кроме того, методы, которыми пользовались исследователи, можно применить и к другим надмолекулярным комплексам, строение и функционирование которых нам ещё предстоит изучать и изучать.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В человеческом кишечнике обитает множество бактерий, так что, казалось бы, можно не удивляться, когда учёные обнаруживают в тамошней микрофлоре очередной новый вид. Однако Melainabacteria, описанная исследователями из Корнеллского университета и Калифорнийского университета в Беркли (оба — США), оказалась весьма необычной, поскольку близка к... сине-зелёным водорослям. 

Некоторые метаболические пути Melainabacteria, описанные на основе её генома. (Рисунок авторов работы.) И саму бактерию, и её возможную роль Рут Лей и её коллеги описывали по геному. Надеясь обнаружить новые бактерии, учёные искали в образцах остатки рибосомной РНК, которая на редкость консервативна и может служить «паспортом» для различных систематических групп. Большинство бактерий, обитающих в нашем кишечнике, распределяются по пяти типам; однако, когда авторы работы выяснили родственные связи Melainabacteria, оказалось, что это ответвление цианобактерий — древнейших организмов, которые едва ли не первые на Земле научились реакции фотосинтеза и насытили атмосферу кислородом. Правда, Melainabacteria, несмотря на свою близость к цианобактериям, фотосинтезировать не умеет. 

Сами по себе Melainabacteria биологам известны давно, у этой группы есть представители, живущие в грунтовых водах. Подробное сравнение геномов желудочно-кишечной Melainabacteria и тех, что обитают в грунтовых водах, показало, что кишечный вид действительно родствен «диким» Melainabacteria. 

Однако Melainabacteria пока не получается культивировать в лабораторных условиях, поэтому о её роли в пищеварительном процессе можно судить только по особенностям её генома. Авторы работы полагают, что эти бактерии помогают переваривать растительную клетчатку и, следовательно, должны быть особенно многочисленны у травоядных животных и людей, придерживающихся вегетарианской диеты.

Но при ферментации растительных волокон образуется много водорода, который подавляет деятельность самих Melainabacteria. Поэтому эти микробы живут, скорее всего, в содружестве с какими-нибудь товарищами, утилизирующими водород. И поэтому же, как полагают исследователи, Melainabacteria пока невозможно выращивать в лабораторной культуре.

Кроме того, учёные не исключают, что эти бактерии поставляют хозяину витамины В и К, и если это подтвердится, то у Melainabacteria, надо думать, начнётся насыщенная медицинская «карьера». 

Результаты исследования опубликованы в eLife. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Самая популярная гипотеза возникновения хлоропластов и митохондрий состоит в том, что те и другие исходно были бактериями и попали в клетки пра-(пра)-праэукариот в качестве паразитов и/или симбионтов. Потом одни бактериальные гости превратились в митохондрии и произвели тем самым революцию в энергоснабжении клетки, а другие стали хлоропластами, и с этого момента началась эволюция растений.

Хлоропласты в растительной клетке. (Фото BASF - The Chemical Company.)Но когда это произошло? События настолько древние, что ни о каких точных датах говорить не приходится. А приблизительность оценок такова, что, например, время появления эукариот «плавает» от 800 млн до 3 млрд лет назад. С такой же «точностью» определяют и время возникновения хлоропластов и митохондрий.

Но исследователям из Калифорнийского университета в Беркли (США) всё-таки удалось внести некую ясность в вопрос. До сих пор подобные оценки основывались на трудноразличимых микробных следах в палеонтологических находках и не очень внятных биохимических маркерах, которые удавалось в таких следах обнаружить. Николас Матцке и Патрик Ши пошли по другому пути: они оценивали возраст митохондрий и хлоропластов по их же генам. Как известно, эти органеллы имеют собственную ДНК и собственную молекулярную машинерию для белкового синтеза. Оставалось только понять, какие гены у них могли меньше всего измениться с тех незапамятных времён, когда и митохондрии, и хлоропласты были самостоятельными организмами.

Митохондрии в клетке лёгких. (Фото Kallista Images.)В итоге исследователи остановились на генах АТФ-синтаз — белках, которые непосредственно отвечают за синтез главной энергетической молекулы любой клетки, АТФ. Эти белки есть и в ядерном геноме, и в митохондриальном, и в хлоропластном. Они очень консервативны, и по изменениям в них можно оценить, когда происходили самые важные события в жизни на Земле. Разумеется, сравнивая изменения в генах ядра и органелл, учитывалось, что все они менялись неравномерно, с разной скоростью. Кроме того, авторы работы использовали палеобиологические данные, полученные от растительных и животных останков, которые считаются более надёжными свидетелями, нежели ископаемые микробы.

В статье в PNAS исследователи пишут, что древние протеобактерии, от которых, скорее всего, пошли митохондрии, проникли в эукариотические клетки около 1,2 млрд лет назад. Это не слишком расходится с более ранними оценками. Но с ними сильно расходится возраст растительного фотосинтеза, который, как сказано в статье, «родился» 900 млн лет назад, когда первые цианобактерии попали в клетки древних праэукариот. Цианобактерии научились фотосинтезировать давно (они вообще жили на Земле уже во времена архея), однако до сих пор считалось, что их совместная жизнь с эукариотами началась гораздо раньше, едва ли не 2 млрд лет назад.

В целом такой подход, по словам авторов работы, позволяет снизить неопределённость временнóй оценки на 14–6%. Так что, возможно, палеобиологи вскоре смогут пользоваться не столь широкими и неопределёнными рамками, какие были в ходу до сих пор, особенно в отношении событий, происходивших миллиарды лет назад.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В далеком прошлом наша планета имела свой собственный, четко выраженный запах. И скорее всего, большинству современных людей он не показался бы родным – ведь речь идет об аромате сероводорода, который источают, например, тухлые яйца.

"Принюхаться" к вони, окутывавшей Землю 1,9 млрд лет назад, удалось палеобиологу Оксфордского университета Мартину Брази. Изучая под микроскопом древнейшие горные породы протерозойского возраста, найденные в районе канадского озера Верхнее, он обнаружил удивительную группу микроорганизмов: мелкие сферические и палочковидные бактерии пиршествовали на более крупной цианобактерии Gunflintia.

 Чтобы переварить оболочки своей жертвы, мелким бактериям были необходимы атомы кислорода, добываемые из растворенных в морской воде сульфатов. В ходе этого процесса также образовывались углекислый газ, отправлявшийся в атмосферу, и сероводород – причина того самого отвратительного запаха протухших яиц.

 "Конечно, не весь мир пропах сероводородом, – прокомментировал свое открытие Брази порталу National Geographic. – Но если у вас достаточно тонкое обоняние, то вы бы сказали, что этот запах был весьма распространен".

 Менее яркое, но куда более важное в научном отношении следствие этого открытия заключается в том, что эта группа бактерий является самым ранним в истории случаем поедания одного существа другим – проявлением так называемой гетеротрофии. "Впервые в геологической летописи мы видим, как один вид живого существа ест другое существо", –подчеркнул Брази.

 Химические доказательства существования гетеротрофии известны довольно давно, а первые из них вообще датируются возрастом около 3,5 млрд лет назад. Однако наблюдать подтверждающие гетеротрофию окаменелости протерозойского возраста ученым удалось впервые. Кем были "хищники", они сказать пока не могут, а вот "жертва" – Gunflintia – представляет собой довольно хорошо известную крупную фотосинтезирующую цианобактерию. Именно эта группа живых существ насытила атмосферу ранней Земли кислородом, сделав ее пригодной для дыхания современного типа.

 Gunflintia вместе с другими древнейшими организмами была открыта в кремнях канадской формации Ганфлинт в 1953 году. Ее находка произвела переворот в палеонтологии докембрия, сразу же отодвинув нижнюю планку появления известных науке живых существ до почти 2 млрд лет назад.

 Трехмерные компьютерные реконструкции окаменелостей Gunflintia показали, что у многих из них оболочка насквозь "проедена" пятнышками пирита – побочного продукта жизнедеятельности гетеротрофных сульфатредуцирующих бактерий. В то же время другие бактерии из той же формации – Huroniospora – от нападений "хищников" практически не страдали. По мнению ученых, это объясняется различиями в строении оболочки: у Huroniospora она была толще и содержала больше воскоподобных веществ. "Это такая же разница, как между морковкой и куском деревяшки, – пояснил Брази. – Huroniospora была тверже и ее было сложнее съесть".

 Стоит отметить, что появившиеся в глубоком докембрии бактерии до сих пор играют важную роль в жизни Земли. Цианобактерии, как уже было сказано, производят кислород. Но если бы на них никто не нападал, то связанный при фотосинтезе углекислый газ не возвращался бы обратно в атмосферу, и на Земле установился бы глобальный ледниковый период.

 По словам планетарного химика NASA из Лаборатории реактивного движения в Пасадене Кеннета Виллифорда, методы исследований, позволившие найти протерозойских бактерий в канадских кремнях, должны быть опробованы и на марсианских горных породах. "Если мы и в самом деле хотим узнать, была ли когда-нибудь жизнь на Марсе, то это однозначно один из тех методов, которые нам придется применять", – уверен он.

 Источник: PaleoNews

Учёные из Австралии и Германии нашли в древних австралийских строматолитах цианобактерии, содержащие новый вид хлорофилла. Открытию, как и полагается, тут же придумали применение: улучшение КПД солнечных батарей.

За последние 60 лет учёными были выявлены четыре химически отличных типа хлорофилла. Нынешний, названный учёными хлорофилл f, – пятый. Здесь показаны бактерии, обладательницы необычного пигмента (фото American Association for the Advancement of Science) Строматолиты – древнейшие хранители жизни на Земле, первые из них появились около 3,4 миллиарда лет назад. Слоистую структуру ископаемых останков составляют различные микроорганизмы и, в частности, цианобактерии. С появлением более развитых животных эти образования начали постепенно исчезать – их просто-напросто поедали.

В результате в наши дни строматолиты можно встретить только в средах с совсем уж суровыми условиями, там, где почти нет хищников. Минь Чэнь (Min Chen) и её коллеги из университета Сиднея отправились искать древние образования в заливе Шарк (Shark Bay). Так как воды этого залива отсекают почти весь видимый свет, учёным стало любопытно, за счёт чего выживают цианобактерии.

В статье в журнале Science авторы исследования пишут, что в строматолитах обнаружились неизвестные науке нитевидные микроорганизмы, хлорофилл которых способен поглощать и перерабатывать лучи красной и инфракрасной частей спектра, что несвойственно самым распространённым его собратьям.

Открытие вдохновило группу Шугуана Чжана (Shuguang Zhang) из Массачусетского технологического института на создание нового типа солнечных батарей. Эти учёные давно работают над фотоэлектрическими панелями на основе белков растений. Расширение улавливаемого ими спектра позволило бы значительно повысить КПД устройств.

Впрочем, исследование пригодится не только инженерам, но и биологам, изучающим эволюцию бактерий. Ведь получается, что доминировавшие в прошлом анаэробные микроорганизмы больше полагались на инфракрасную часть спектра, в то время как современные бактерии — любители кислорода и предпочитают свет видимый. (Почитайте также о другой "инфракрасной" бактерии с ещё одним очень редким типом хлорофилла — d.).

Источник: MEMBRANA

Полтора года в условиях радиации, жёстких перепадов температур и вакуума, высасывающего любую влагу. Трудно поверить, что крошечные бактерии способны пережить такое издевательство. Однако скромные покорители космоса продемонстрировали завидную выносливость, чем не только порадовали, но и удивили астробиологов.

Астронавты забирают образцы породы с внешней платформы европейской космической лаборатории Columbus (фото NASA) Любопытное исследование провели учёные из британского Открытого университета (Open University). Они взяли несколько кусочков скалы из английской деревни Бир (Beer, название, кстати, происходит не от пива, а от старого англо-саксонского bearu — роща) и отправили их на орбиту.

В 2008 году камни эти закрепили снаружи европейского модуля Международной космической станции, где они и провели полтора года.

Кусочки камня для эксперимента были взяты непосредственно от прибрежной известняковой скалы (фото OU/PSSRI)Исследователей интересовало вовсе не воздействие враждебной среды на скалы: поверхность этой породы покрывали колонии микроорганизмов. К удивлению авторов опыта, оказалось, что многие испытуемые остались в живых. Ныне они возвращены на Землю и процветают в одной из лабораторий Открытого университета.

Ранее было известно, что споры бактерий и вирусы могут выжить в таких условиях, но это первый случай, когда "издевательство" успешно перенесли фотосинтезирующие цианобактерии. Вид микробов-космонавтов пока не идентифицирован (условно его назвали OU-20), но учёные склоняются к тому, что он принадлежит роду Gloeocapsa.

Одна из участниц проекта Карен Олссон-Френсис (Karen Olsson-Francis) рассказала, что подобные эксперименты призваны отобрать самые выносливые микробы, которые могли бы пригодиться людям в дальних космических полётах и в колониях на других планетах. Такие бактерии потенциально способны утилизировать отходы в системах жизнеобеспечения или добывать полезные вещества из грунта и горных пород.

Единичная клетка OU-20 и колония таких микробов (фото OU/PSSRI) Правда, как именно микробы ухитрились вынести воздействие открытого пространства – биологи пока не знают. Есть лишь первые предположения. Скажем, у этих маленьких космических путешественников толстая клеточная стенка. Это одна из возможных причин повышенной стойкости данных организмов.

Ещё один автор эксперимента — Чарльз Кокелл (Charles S. Cockell) – говорит: "Gloeocapsa формируют колонии из нескольких клеток, которые, вероятно, защищают бактерии в центре от воздействия ультрафиолетового излучения и дают некоторое сопротивление к высыханию".

Также учёные связывают данный вид с некоторыми сородичами-экстремофилами из Антарктики и пустынь и по аналогии с ними предполагают, что у OU-20 хорошо работает ремонт ДНК.

В 2007 году, кстати, те же бактерии успешно прожили в открытом космосе 10 дней. Этот опыт проводился в рамках эксперимента "Биопан-6" на борту российского спутника "Фотон-М3". Причём другими пассажирами в том полёты были тихоходки — первые животные, выжившие вне герметичного объёма космического аппарата.

Во всех случаях исследователи заранее не представляли – выживут ли микроорганизмы и какой вид сумеет это сделать. В космос отправлялись кусочки скал с многообразным сообществом клеток без предварительного анализа, а далее их судьбу вверяли естественному отбору.

Зато теперь британские естествоиспытатели могут продолжить проверку бактерий на выносливость в экстремальных условиях, изначально обращаясь к уже зарекомендовавшему себя штамму. Кто знает, какой сюрприз он ещё сможет преподнести. 

Источник: MEMBRANA

Традиционное представление о переходе древнейших организмов от одно- к многоклеточности заключается в том, что это необратимый скачок, после которого многоклеточные организмы продолжили усложняться, оставив далеко позади одноклеточных предков. Но, как утверждает Беттина Ширмайстер из Цюрихского университета (Швейцария), у сине-зелёных водорослей многоклеточность несколько раз возникала и терялась в ходе эволюции.

Вид на Большой призматический источник, что в Йеллоустоунском национальном парке (США). Характерная окраска гейзера — это они, сине-зелёные. (Фото Jim Wark / Stock Connection / Science Faction / Corbis.) Сине-зелёные водоросли (или цианобактерии), фотосинтетические прокариоты, впервые обнаруживают своё присутствие в окаменелостях, чей возраст достигает 2,5 млрд лет; с тех пор они широко и основательно расселились по всей планете. Группа исследователей под началом г-жи Ширмайстер, использовав генетические карты 1 254 видов цианобактерий, построила на основании генетического родства 11 000 филогенетических (эволюционных) деревьев водорослей, чтобы понять, в какой именно точке эволюции сине-зелёных возникла многоклеточность.

К удивлению учёных, сравнение генетических карт показало, что таких точек в истории цианобактерий было несколько. И даже более того: многие современные одноклеточные произошли от многоклеточных предков, так что многоклеточность не является таким уж необратимым эволюционным скачком.

Впрочем, как отмечает палеобиолог Эндрю Нолл из Гарвардского университета (США), цианобактерии — это цианобактерии, и даже если их многоклеточные уступают одноклеточным в сложности организации — биохимической, генетической или структурной, это не обязательно справедливо в случае развития многоклеточности у эукариот.

Результаты исследования немецких учёных опубликованы в февральском номере журнала BMC Evolutionary Biology. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Геологи из Канзасского университета (США) представили оценку предполагаемых микроокаменелостей, найденных в австралийских кремнистых породах возрастом около 3,5 млрд лет.

Нитевидные микроструктуры в породе возрастом 3,45 млрд лет (иллюстрация из статьи Уильяма Шопфа (William Schopf), опубликованной в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B) Нитевидные сегментированные микроструктуры, напоминающие цианобактерии, были обнаружены более 20 лет назад. Их классификация стала предметом ожесточённых споров: часть специалистов настаивала на том, что микроструктуры содержат обычный графит, а другие находили в них «биологический» кероген. «К несчастью, остатки цианобактерий — если это действительно они — попали в плохо поддающуюся анализу породу, — сокрушается палеобиолог Мартин Бразье (Martin Brasier) из Оксфордского университета (Великобритания). — Здесь базальтовая лава, богатая оловом, цинком и медью, встречается с минералами железа и кварцем, создавая страшный беспорядок».

Фрагмент иллюстрации из статьи, вышедшей в журнале Science в апреле 1993 года. Показаны «микроокаменелости» и их модели Авторы подготовили для изучения под микроскопом шлифы (тонкие пластинки) породы толщиной в 300 и 30 мкм. Наблюдения показали, что вытянутые структуры, аналогичные «микроокаменелостям», представляют собой микроскопические разломы, заполненные светлым и тёмным минералами. Исследования по методике рамановской спектроскопии помогли восстановить полную картину: тёмный материал был идентифицирован как гематит, а светлый — как кварц. Оба не имеют никого отношения к биологии.

Сегментированная микроструктура и полученный при её анализе рамановский спектр (изученная область обведена). Пики в спектре на 1 320, 411, 292 и 226 см-1 соответствуют гематиту, а пик на 464 см-1 — кварцу. (Иллюстрация авторов работы.) Логично предположить, что авторы проведённых ранее экспериментов ошибочно ассоциировали найденный углеродистый материал с самими микроструктурами. Г-н Бразье с этой аккуратной трактовкой не соглашается. «Мы имеем дело с сознательным игнорированием фактов», — считает учёный.

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Geoscience. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Миллиарды лет назад маленькая сине-зелёная водоросль расщепила молекулу воды и выпустила яд, результатом действия которого стали смерть и разрушения в огромных масштабах. Речь о фотосинтезе, кислороде и гибели анаэробных жителей Земли.

Впервые геологи обнаружили свидетельства важнейшего эволюционного этапа, непосредственно предшествовавшего расщеплению воды цианобактериями. Это уникальный «снимок» момента перед тем, как мир приобрёл современный облик: с появлением фотосинтеза атмосфера наполнилась кислородом, и тем самым была проложена дорога к нынешнему разнообразию форм жизни. Это самое большое изменение в истории биосферы. 

Фотосинтез как метод производства энергии организмом возможен при наличии света и источника электронов. В нашем мире таким источником выступает вода, а кислород становится побочным продуктом реакции. Фотосинтез появился около 3,4 млрд лет назад, но нет никаких признаков образования кислорода в те далёкие времена. Скорее всего, древние организмы вместо воды пользовались сероводородом. Судя по окисленным минералам, фотосинтез в том виде, в котором мы знаем его сегодня, возник примерно 2,4 млрд лет назад.

Как же это произошло? Для ответа на этот вопрос Вудворд Фишер из Калифорнийского технологического института (США) и его коллеги изучили южноафриканские породы, сформировавшиеся незадолго до знаменательного рубежа. Анализ показал, что, несмотря на образование пород в бескислородных условиях, весь марганец находится там в окисленной форме.

При отсутствии атмосферного кислорода марганец нуждался в каком-то катализаторе для окисления. Учёные считают, что некий фотосинтезирующий организм пользовался марганцем в качестве источника электронов. Остававшиеся от этих реакций нестабильные ионы марганца реагировали с водой и образовывали оксиды.

Комментаторы приветствуют гипотезу, ибо она согласуется с предсказаниями эволюционной теории. Окисление марганца по-прежнему играет важную роль в фотосинтезе. В фотосинтезирующих структурах современных растений и водорослей расположены богатые марганцем кристаллы, которые становятся источником электронов. Для восполнения дефицита кристаллы отбирают электроны у проходящих мимо молекул воды. Именно этот «грабёж среди бела дня» расщепляет последние и производит тот кислород, которым мы дышим.

У этого сложного процесса, скорее всего, очень простые корни. В 2007 году Джон Аллен из Колледжа королевы Марии Лондонского университета (Великобритания) и Вильям Мартин из Дюссельдорфского университета (ФРГ) предложили следующий сценарий: по их мнению, современный фотосинтез родился, когда ранняя цианобактерия случайно оказалась в водной среде, богатой марганцем, и быстро адаптировалась к новому источнику электронов.

Поскольку марганец — сравнительно редкий ресурс, запасы которого не бесконечны, цианобактерии позже выработали другую стратегию. Они включили марганец непосредственно в свои фотосинтезирующие структуры и стали пользоваться последними как аккумуляторами: как только электроны заканчивались, они брали их из другого, более обильного источника, то есть воды.

Поэтому то, что нашла группа г-на Фишера, почти наверняка является остатком деятельности примитивных цианобактерий.

Результаты исследования были представлены на конференции Американского геофизического союза.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Считается, что хлоропласты — фотосинтетические органеллы растений и водорослей — возникли в результате симбиоза: когда-то давным-давно нефотосинтезирующие клетки предоставили внутри себя убежище фотосинтезирующим. Постепенно фотосинтетики, поселившиеся внутри, упростились и превратились в хлоропласты. Однако не все хлоропласты имеют одно происхождение. Чаще всего, полагают учёные, они образовывались из цианобактерий. Однако зелёные и красные водоросли получили свои хлоропласты, по-видимому, «проглотив» какие-то эукариотические, небактериальные клетки, которые уж имели к тому времени хлоропласты. В некоторых случаях от ядра поглощённых клеток-фотосинтетиков остался так называемый нуклеоморф — редуцированное клеточное ядро, находящееся между мембранами хлоропласта. И это помимо собственного генома пластиды, оставшегося от бактерии, которую поглотил первый хозяин.

Схема развития эндосимбиоза, благодаря которому возникли водоросли-«матрёшки» (рисунок John M. Archibald / Dalhousie University)Иными словами, перед нами двойной эндосимбиоз: сначала один эукариот поглощает цианобактерии, а потом второй эукариот поглощает первого с его хлоропластами, в которые превратились цианобактерии. Чтобы лучше понять эволюционный путь такой «матрёшки», исследователи из Объединённого института геномных исследований (США) и Университета Дальхауз (Канада) сравнили геномы двух микроскопических водорослей, Bigelowellia natans и Guillardia theta, относящихся к криптофитовым и хлорарахниофитовым водорослям. Обоих называют «живыми ископаемыми» — из-за нуклеоморфа в хлоропластах. Учёные проанализировали последовательности всех геномов: собственного ядерного генома водоросли, ДНК митохондрий, ДНК хлоропласта и ДНК нуклеоморфа хлоропласта. Причём отдельно сравнивались полные геномы водорослей и транскриптомы, то есть РНК, синтезированная на активных генах.

Криптофитовая водоросль-«матрёшка» Guillardia theta (фото Geoff McFadden / University of Melbourne)Как пишут авторы в журнале Nature, и Bigelowellia natans, и Guillardia theta имеют на удивление сложную систему ферментов, необходимых для фиксации углерода и вообще углеродного обмена. Но ответ на главный вопрос — зачем водорослям понадобилось сохранять нуклеоморф — оказался на удивление простым. У Bigelowellia natans и Guillardia theta перестал работать механизм переноса генов эндосимбионтов в ядро хозяина. У большинства других организмов эндосимбионт жертвовал своим геномом, который переходил во владение хозяина. У криптофитовых и хлорарахниофитовых водорослей механизм переноса и встройки генов в хозяйский геном перестал работать, поэтому ДНК симбионта до сих пор присутствует в хлоропластах в виде нуклеоморфа.

Иными словами, никакой нужды в дополнительном отдельном геноме у водорослей не было, просто во время установления эндосимбиотических отношений что-то пошло не так. Вместе с тем остаётся вероятность, что какой-то смысл в этой странной генетической «матрёшечности» всё же найдут: генетические и молекулярно-биологические исследования таких водорослей пока только набирают силу. Но уже сейчас можно сказать, что исследователи прояснили несколько важных этапов в эволюции фотосинтетических организмов: теперь мы знаем, что ДНК некоторых из них в действительности не принадлежит одному организму, а представляет собой результат смешения хозяйского генома и генома поглощённого эндосимбионта, от которого в клетке хозяина остались только хлоропласты.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Океанические сине-зелёные водоросли Synechococcus производят 20% кислорода на планете. Такой высочайшей производительностью они обязаны уникальному умению приспосабливаться к нужной длине световой волны. То есть водоросль настраивает свою фотосинтетическую систему в зависимости от того, какая длина волны сейчас более доступна. Соответственно, у водорослей меняются пигменты, отвечающие за ловлю фотонов, и сама клетка следом меняет цвет, подобно хамелеону. 

Цианобактерия Synechococcus крупным планом (фото Science VU / DOE)Учёным из Университета Индианы (США) удалось расшифровать механизм, позволяющий Synechococcus переключаться с одной пигментной системы на другую. Они нашли у цианобактерий ген MpeZ; его активность зависит от синего света. MpeZ кодирует фермент, который сносится с белком-антенной, связанным с пигментом фикоэритрином I. Этот пигмент обычно ловит зелёный свет, но фермент заменяет у пигмента «зелёные» хромофорные группировки на те, что позволяют улавливать синий: так фикоэритрин I превращается в фикоэритрин II. Эта модификация обратима, и если уровень синих волн падает, то пигмент возвращается к поглощению зелёных волн. 

Изменения в окраске цианобактерий Synechococcus в зависимости от режима освещённости (рисунок авторов работы)Соответствующим образом меняется и цвет водорослей. В прибрежных водах, где они поглощают зелёный свет, пигмент придаёт клеткам красный оттенок. Вдали от берега, в более глубоких водах усиливается доля синего и водоросли становятся оранжевыми. Эта молекулярно-генетическая уловка и позволяет Synechococcus жить и успешно вести фотосинтез в разном режиме освещённости, снабжая океан и всю планету кислородом. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Ученые обнаружили у цианобактерий составной элемент пептидной нуклеиновой кислоты (ПНК), которая могла служить для передачи наследственной информации еще до появления РНК. Это открытие позволяет лучше понять, как возникла жизнь на Земле.

ЦианобактерииРезультаты исследования, проведенного американскими биохимиками из Института этномедицины и их шведскими коллегами из Стокгольмского университета, опубликованы в журнале PLOS ONE.

Считается, что 3,5 миллиарда лет назад наследственная информация первых организмов кодировалась не в молекулах ДНК, как это происходит сейчас у всех живых существ (за исключением некоторых вирусов), а в молекулах РНК. Однако РНК, основу которой составляют мономеры сахара рибозы и фосфатные основания, слишком сложна, чтобы сразу возникнуть из неорганических молекул.

Поэтому ученые предположили, что сначала роль РНК выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерамиN-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ). Именно к этой цепочке могли прикрепляться азотистые основания, такие, как аденин или гуанин. АЭГ, ее составной элемент, легко синтезируется из простейших веществ, входивших в состав первичного океана- CH₄, N₂, NH₃ и воды.

Долгое время специалисты изучали свойства АЭГ, однако не могли найти его у современных живых организмов, что делало предположение о ПНК слишком гипотетичным. Авторы работы смогли исправить это, проанализировав несколько диких и лабораторных штаммов цианобактерий. Оказалось, что АЭГ имеется у цианобактерий из 5 различных морфологических групп.

Роль, которую АЭГ играет в метаболизме цианобактерий, ученым выяснить пока не удалось. Но авторы исследования считают, что присутствие АЭГ у этих организмов является «эхом» первой жизни, поскольку цианобактерии являются одними из древнейших живых существ на Земле.

Источник: infox.ru

Старые тропические деревья становятся почвой для мхов, которые подкармливают   азотом подрастающую молодь.

Старый лес    Азот – элемент, без которого не обходится ни одно живое существо. Он входит   в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), а также хлорофилла (зеленый пигмент   растений), гемоглобина и вообще всех белков. Животные получают азотсодержащие   соединения достаточно просто — вместе с продуктами питания. А растения добывают   азот, потребляя нитраты и нитриты (соли азотной и азотистой кислоты) или   фиксируя свободные молекулы (N₂) из почвы и атмосферы. Последним   способом пользуются только бобовые растения и мхи. Да и делают они это не самостоятельно, а с помощью бактерий-помощников.   Правда, плоды совместного труда азотфиксирующие «фабрики» используют не для   личного насыщения, а во благо всей экосистемы: «отловленный» азот поступает   в почву в удобоваримой форме.

Неземные мхи

    Биологи знают, что наземные мхи (те, которые формируют лесную подстилку)   играют важную роль в процессе биологической фиксации азота. Зо Линдо (Dr. Zoë   Lindo) и Джлонатан Уитли (Jonathan Whiteley) из Университета Макгилла (McGill   University) изучили азотофиксирующие способности не наземных, а древесных   (свисающих) мхов, которые распространены в тропических лесах Северной Америки.   На примере лесов Канады (точнее, провинции Британская Колумбия) ученые   подтвердили, что бактерии-помощники (симбиотические цианобактерии)   сожительствуют с мхами, «зависающими» на разных высотах – от 0,15 до 30 метров.   Причем, чем выше растет мох, тем больше концентрация цианобактерий в «мягкой   свисающей бороде». Высокая концентрация цианобактерий сказывается и на   азотфиксирующем потенциале растения: на высоте 30 метров мхи усваивают в три   раза больше азота по сравнению с теми, которые обитают в приземном слое.

    Исследователи отмечают, что описанная динамика означает, что вековые деревья   подкармливают молодой лес: «Мхи начинают расти только на очень старых деревьях,   возраст которых порой переваливает за сотню лет, — пишет доктор Линдо в статье   Old trees contribute bio-available nitrogen through canopy bryophytes,   опубликованной в журнале Plant and Soil. — Эти старцы – почва для азотфиксирующей   фабрики, которая, в конечном счете, кормит весь лес».

    Авторы исследования отмечают, что полученные результаты означают, что старые   деревья тропических лесов нуждаются в большей заботе и внимании. По меньшей мере   из-за того, что благодаря им процветает и набирает силы зеленая молодь.

Источник:  Infox.ru

Современные цианобактериальные маты, живущие в бедных кислородом озёрах, способны существенно обогатить этим кислородом окружающую их воду. Возможно, в древние времена предки многоклеточных животных выживали благодаря таким бактериальным сообществам.

Жёлтый бактериальный мат из источника в Йеллоустоунском национальном паркеИсследователи из Университета Альберты (Канада), изучив сообщества бактерий в солёных озёрах Венесуэлы, пришли к выводу, что доисторические цианобактериальные маты были для первых многоклеточных организмов этакими «кислородными подушками».

Бактериальные маты — довольно сложные сообщества микроорганизмов, среди которых доминируют сине-зелёные водоросли, или цианобактерии. Внешне это толстые, от нескольких миллиметров до двух сантиметров, плёнки плесени, покрывающие субстрат; верхний слой обычно представлен фотосинтезирующими цианобактериями, нижний — анаэробными бактериями (например, сульфатными). Считается, что эти сообщества дошли до нас с древнейших времён, когда, кроме бактерий, на Земле больше никого не было. Сейчас такие маты распространены в местах с экстремальными условиями обитания — например, на дне водоёмов с повышенной солёностью. Венесуэльские маты покрывают почти всё дно озера и, таким образом, как бы имитируют древнейшую экосистему, которая могла существовать 540 млн лет назад.

Палеобиологи попробовали выяснить подробности жизнедеятельности таких матов. Они исследовали химический состав воды внутри бактериального сообщества и над ним. Парциальное давление кислорода в воде было очень низким, около 0,1 атм, но вблизи цианобактериального мата концентрация кислорода в течение дня могла возрастать с 0,2 до 0,45 атм. При этом в самом мате, в его верхнем слое, давление кислорода достигало почти 1 атм. Это связано с деятельностью цианобактерий, которые выделяют кислород в процессе фотосинтеза.

Сейчас парциальное давление кислорода в воздухе составляет 0,21 атм, но в период становления первых многоклеточных организмов это значение колебалось около 0,1 атм, что было слишком низким для первых многоклеточных; в таких условиях могли себя хорошо чувствовать разве что губки. Древнейшие организмы, по всей видимости, спасались вблизи цианобактериальных матов, являвшихся для них настоящими кислородными подушками.

Работа канадских палеобиологов опубликована в журнале Nature Geoscience.

На самом деле учёные давно предполагали, что древнейшие многоклеточные получали от древнейших бактериальных сообществ какую-то выгоду: ископаемые останки тех и других очень часто обнаруживаются вместе. Рассматриваемое исследование впервые описывает довольно правдоподобную причину для такого сожительства.

С другой стороны, как возражают скептики, кислород выделяется сине-зелёными водорослями только в дневное время суток, так как для фотосинтеза необходим солнечный свет. Как жили древние многоклеточные по ночам, когда бактерии временно переставали поставлять кислород? Личинки современных насекомых, которые живут вообще внутри матов венесуэльских солёных озёр, — и те на ночь впадают в спячку, чтобы переждать недостачу кислорода. Ну а древние животные могли быть слишком большими, чтобы жить прямо внутри сообщества бактерий. Авторы в ответ на это замечают, что среди ископаемых останков животных эпохи цианобактериальных матов встречаются довольно мелкие, размером в нескольких миллиметров, а кроме того, крупные многоклеточные могли жить вблизи бактериальных сообществ, поскольку последние насыщали кислородом не только верхний слой мата, но и окружающую воду.

В любом случае эта остроумная теория требует подтверждения того, что и древнейшие маты тоже могли продуцировать кислород.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Озеро Каффенклуббен (датск. Kaffeklubben Sø, 83˚ 37') находится на небольшом (48 га) одноимённом островке, к северу от Гренландии, всего в 707 км от полюса. Это самое северное озеро на Земле.

Вода у берега Каффенклуббена. Нет, не результат сплошного протаивания, а лишь лужица, образующаяся на поверхности толстого льда. И тем не менее диатомовые водоросли уже процветают, впервые за 2 400 лет. (Фото Bianca Perren et al.)Долгое время учёные спорили о том, может ли жизнь получить в таких местах импульс к размножению в результате нитратного загрязнения или же ей хватит эффектов надвигающегося глобального потепления. Кажется, международной группе исследователей под руководством Бьянки Перрен из Университета Франш-Конте (Франция) удалось ответить на этот вопрос.

Несмотря на суровые жизненные условия, когда-то озеро Каффенклуббен было полно жизни в лице цианобактерий. Лёд над озером пока постоянный, колеблется лишь его толщина. Но даже под 1–2 м льда цианобактерии выживают. Правда, наиболее активны они летом, когда температура воздуха над подлёдным водоёмом достигает аж +1,6 ˚C. А вот более сложным формам жизни здесь неуютно. Но то сейчас, а вот когда-то…

3 500 лет назад, когда озеро только сформировалось, его заселили несколько видов диатомовых водорослей. Но, согласно исследованиям кернов озера, о чём авторы работы рассказали в журнале Geology, около 2 400 лет назад, по мере снижения местных температур, их популяция целиком вымерла. Обычно, чтобы вернуться, диатомовым хватает всего пары оттепелей, но озеро так далеко к северу, что вплоть до 1960 года — когда вернулся первый вид — такого случая не подворачивалось. А к 2011-му их было уже двадцать.«Мумии» байлотовских елей трёхмиллионолетней давности неплохо сохранились. К 2100 году на их место могут прийти живые потомки, полагают исследователи.(Фото Alexandre Guertin-Pasquier.)

Нитратного загрязнения, даже лёгких следов, в Каффенклуббене, естественно, не обнаружилось — интенсивное сельское хозяйство до него отчего-то не дотянулось. Следовательно, реколонизация озера произошла исключительно за счёт потепления, подчёркивают исследователи, ждущие в ближайшем будущем дальнейшего роста видового разнообразия местной живности.

Итак, глобальное потепление — вовсе не конец света. Как минимум потому, что по размаху оно сильно уступает ряду потеплений последних нескольких миллионов (и даже тысяч) лет.

Александр Гертин-Паске, палеонтолог из Монреальского университета (Канада), представил на прошедшей в конце сентября Канадской палеонтологической конференции данные исследований ископаемых остатков буйного леса, некогда раскинувшегося на острове Байлот (Канада). Состоял он из сосны, ивы и ели. И всё бы ничего, да только широта острова — 73˚ 13′, да и высоковат он (до 1 951 м). На широте Новой Земли (примерно посередине между Северным и Южным островами) существование леса до этого открытия считалось невозможным даже на уровне моря. А на Байлоте, из-за существенных возвышенностей, температурный режим очень суров, средняя температура составляет –15 ˚C (как в Оймяконе), что скорее напоминает расположенную севернее землю Франца-Иосифа, чем ту же Новую Землю.

Находкам канадца всего 2,6–3,0 млн лет, то есть «оправдать» наличие там лесов дрейфом острова из более тёплых краёв нельзя. Зато можно объяснить более тёплым климатом: среднегодовая температура в этих местах, согласно учёному, тогда была равна 0 ˚C, на 15 ˚C выше нынешней. По мнению г-на Гертин-Паске, при сохранении нынешней климатической динамики потеплеть до уровня трёхмиллионолетней давности на острове может уже в 2100 году.

Для сравнения напомним, что в сегодняшней России среднегодовая температура равна –2 ˚С; в Мурманске она оставляет 0,6 ˚С, а в Улан-Удэ — –0,1 ˚С. Учитывая, что последний окружён лесами, природу лесистости острова Байлот в период среднегодового нуля понять легко. Осталось только дождаться, когда нечто подобное произойдёт на острове Врангеля и Новой Земле.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Объединение цианобактерий с хозяйской клеткой, которое привело к образованию хлоропластов, происходило при участии третьего участника — паразитической бактерии, осуществлявшей перенос генов между симбионтами.

Водоросль-глаукофит Cyanophora paradoxa (фото cuplantdiversity)Считается, что растения и водоросли произошли в результате объединения каких-то древних эукариотических клеток и цианобактерий. Цианобактерии обладали способностью к фотосинтезу и служили пищей другим древнейшим одноклеточным. В какой-то момент хищники перестали съедать пойманные цианобактерии, оставляя их жить внутри себя. Постепенно отношения «хищник — жертва» превратились в отношения между симбионтами, и в конце концов цианобактерии превратились в хлоропласты — фотосинтезирующие органы, которые есть у всех современных растений и водорослей.

Исследователи из Университета Ратджерса (США) полагают, что объединение цианобактерий и древних эукариот не обошлось без участия третьей стороны — некоей паразитической бактерии, подобной современным хламидиям. В статье, опубликованной в журнале Science, авторы сообщают о результатах анализа генома глаукофитов — небольшой группы зелёных водорослей, состоящей всего из 13 видов. Эти водоросли числятся среди «живых ископаемых»: считается, что они обладают наименее «одомашненной» версией цианобактерий. Для их пластид придумали даже специальное название — цианеллы.

Глаукофиты демонстрируют нам, как происходило объединение цианобактерий и их хозяев. У глаукофитов есть белки, необходимые для синтеза крахмала, переноса хлоропластных белков и других биохимических процессов, общих для растений и водорослей. Но при этом у них нет собственных генов, которые нужны для транспорта синтезированных питательных веществ из цианобактерий-пластид. Авторы статьи утверждают, что им удалось найти генетические следы третьего симбионта — паразитической бактерии, чьи гены оказались необходимы для осуществления связи между хозяйской клеткой и цианобактерией.

Обмен генами между тремя участниками позволил создать хлоропласт, которым водоросли и растения пользуются и поныне. Скорее всего, некоторые гены цианобактерий, которые до сих пор сохраняются у цианелл глаукофитов, впоследствии перешли в клеточное ядро при посредничестве бактерии-паразита. Растения должны были принять в свои гены «сожителей», чтобы научиться управлять формирующимся органом. Гипотеза о том, что современные растения представляют собой химеры из нескольких предков, уже выдвигалась в 1960-х годах, но получить аргументы в её пользу смогли только сейчас. Что до причин, которые заставили древних одноклеточных эукариот предложить бактериям симбиоз, то о них остаётся только гадать. Возможно, как полагают учёные, 1,6 млрд лет назад резко сократилось количество пищи, и голодающим одноклеточным хищникам пришлось подумать о смене стратегии выживания.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА