Амёба даёт ключ к разгадке эволюции фотосинтеза
Новое исследование Евы Новак и Артура Гроссмана из Института Карнеги проливает свет на ранние этапы эволюции хлоропластов. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Происхождение органелл
Считается, что хлоропласты произошли от цианобактерий, поглощённых более сложной клеткой более 1.5 миллиарда лет назад. В ходе эволюции цианобактерия передала большую часть генов в ядро хозяина, превратившись в зависимый органоид. Аналогичный процесс привёл к образованию митохондрий.
Модельный организм
Чтобы изучить этот древний процесс, учёные сосредоточились на амёбе Paulinella chromatophora. Её фотосинтетические компартменты — хроматофоры — также произошли от цианобактерии, но представляют более раннюю стадию формирования органеллы. Хроматофоры передали в ядро хозяина более 30 исходных бактериальных генов.
Ключевое открытие
Исследователи сфокусировались на трёх перенесённых генах, кодирующих белки, участвующие в фотосинтезе. Используя современные методы, они установили, что эти белки:
- Синтезируются в цитоплазме амёбы.
- Транспортируются внутрь хроматофоров.
- Собираются там в рабочие белковые комплексы, являющиеся частью фотосинтетического аппарата.
Новый механизм транспорта
Транспорт этих белков в хроматофоры, по-видимому, происходит с участием аппарата Гольджи. Это указывает на существование начального, примитивного процесса проникновения белков через мембрану формирующегося хлоропласта, который в дальнейшем эволюционировал в более сложный.
Значение работы
"Paulinella chromatophora — потенциально мощная модель для изучения эволюционных процессов, в ходе которых развивались органеллы", — отметила Новак. Понимание полного списка импортируемых белков и пути их транспорта может дать представление о механизме, который эукариотические клетки используют для "порабощения" бактерий и превращения их в органеллы.