Biyologlar, mitokondri ve kloroplastlar gibi hücre özelliklerinin bir milyar yıl önce nasıl ortaya çıkmış olabileceğini ima eden simbiyotik bir sistem yarattılar.
Bir dakikalık içi boş iğneye ve bir bisiklet pompasına sahip bilim adamları, bakterileri daha büyük bir hücreye yerleştirmeyi başardılar ve karmaşık yaşamın evrimini tetikleyenlere benzer bir ilişki yarattılar.
1 Ekim’de Nature’da 2’te açıklanan başarı, araştırmacıların bir milyar yıldan daha uzun bir süre önce mitokondri ve kloroplast adı verilen özel organellere yol açan eşleşmelerin kökenlerini anlamalarına yardımcı olabilir.Bir mikrobiyal partnerin başka bir organizmanın hücrelerinde uyumlu bir şekilde yaşadığı endosimbiyotik ilişkiler, böcekler ve mantarlar dahil olmak üzere çok sayıda yaşam formunda bulunur. Bilim adamları, hücrelerin enerji üretiminden sorumlu organeller olan mitokondrinin, bir bakteri ökaryotik hücrelerin atası içinde ikamet ettiğinde evrimleştiğini düşünüyor. Kloroplastlar, bir bitki atası fotosentetik bir mikroorganizmayı yuttuğunda ortaya çıktı.
Bu kaplinleri oluşturan ve sürdüren faktörleri belirlemek zordur çünkü bunlar çok uzun zaman önce meydana gelmiştir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, Zürih’teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nden (ETH Zürih) mikrobiyolog Julia Vorholt liderliğindeki bir ekip, son birkaç yılını laboratuvarda endosimbiyoz mühendisliği yaparak geçirdi. Yaklaşımları, konakçı hücreleri delmek ve ardından bakteri hücrelerini birer birer vermek için 500-1000 nanometre genişliğinde bir iğne kullanır.
Kıvılcım simbiyozu
Bu teknik sihirbazlıkla bile, ilk eşleşmeler başarısız olma eğilimindeydi; Örneğin, ortakyaşam çok hızlı bölündüğü ve ev sahibi 2‘yi öldürdüğü için. Ekibin şansı, bir mantar bitkisi patojeni olan Rhizopus microsporus’un bazı suşları ile mantarı yırtıcılıktan koruyan bir toksin üreten Mycetohabitans rhizoxinica bakterisi arasında meydana gelen doğal bir simbiyozu yeniden yarattıklarında değişti.
Yine de, yüksek bir iç basıncı koruyan kalın hücre duvarlarına sahip mantarlara bakteri hücreleri vermek zor bir işti. Duvarı iğne ile deldikten sonra, araştırmacılar bakterileri iletmek için yeterli basıncı korumak için bir bisiklet pompası ve daha sonra bir hava kompresörü kullandılar.
İlk ameliyat şokunun üstesinden geldikten sonra mantarlar yaşam döngülerine devam etti ve bir kısmı bakteri içeren sporlar üretti. Bu sporlar çimlendiğinde, yeni nesil mantarların hücrelerinde bakteriler de mevcuttu. Bu, yeni endosimbiyozun yavrulara aktarılabileceğini gösterdi — önemli bir bulgu.
Kaybolan bakteriler
Ancak bakteri içeren sporların çimlenme başarısı düşüktü. Karışık bir spor popülasyonunda (bazıları bakterili, bazıları bakterisiz), bakterili olanlar iki nesil sonra yok oldu. İlişkilerin geliştirilip geliştirilemeyeceğini görmek için araştırmacılar, parlayan bir proteinle etiketlenmiş bakteri içeren sporları seçmek için bir floresan hücre sıralayıcısı kullandılar ve yalnızca bu sporları gelecekteki üreme turlarında yaydılar. On nesile gelindiğinde, bakteri içeren sporlar, bakterisiz sporlar kadar verimli bir şekilde çimlendi.
Bu uyarlamanın temeli net değil. Genom dizilimi, mantarda çimlenme başarısının artmasıyla ilişkili bir avuç mutasyon tanımladı — ki bu, endosimbiyontları doğal olarak taşıdığı bilinmeyen bir R. microsporus suşuydu — ve bakterilerde hiçbir değişiklik bulamadı.
Kaynak ve devamı için : https://www.nature.com/articles/d41586-024-03224-5