Bakterie v poušti Gobi se naučily zachytávat světlo a provádět fotosyntézu. Popsali to čeští vědci
Mezinárodní tým v čele s českými mikrobiology popsal unikátní způsob, kterým bakterie z jezera v poušti Gobi zachytávají sluneční světlo. Jejich výsledky přináší prestižní vědecký časopis Science Advances. Objev může pomoci využit fotosyntézu i mikroorganismům, které sluneční záření zpracovat neumějí.
Čeští vědci z Mikrobiologického ústavu Akademie věd a Jihočeské univerzity spolu se svými zahraničními kolegy odhalili výjimečnou strukturu této bakterie z téměř neznámého rodu Gemmatimonas.
Její nezvyklý tvar dokáže velmi účinně zachytit světlo a připomíná jakousi nálevku, v tomhle případě pro dopadající sluneční záření. Světelná energie zachycená na okraji této nálevky se za pouhých několik biliontin sekundy přenese do jejího středu, kde se přemění na energii.
„Tento organismus, aby mohl zachytit energii světla, využívá dvě fotosyntetická barviva. Jsou uspořádané v kruzích, které fungují jako nálevka nebo satelitní anténa – takže mohou z velké plochy sbírat energii světla, kterou potom pošlou do svého středu, kde se z toho vytvoří elektrický proud. Ten pak bakterie využije pro svou energetickou potřebu,“ vysvětluje pro Český rozhlas Plus spoluautor objevu Michal Koblížek z Mikrobiologického ústavu.
Převzít užitečné geny
Velmi zajímavé ale je, že tento rod bakterií původně schopnost fotosyntézy vůbec neměl.
Prehistorický organismus si tak vymyslel vlastní cestu a všechny potřebné geny získal postupně od cizích, nepříbuzných kmenů bakterií horizontálním přenosem. Při něm jeden organismus převezme část genetické informace od jiného organismu i přesto, že není jeho potomkem.
Geny může získat z okolního prostředí nebo třeba pomocí bakteriálních virů, které je mezi jednotlivými buňkami přenáší. Tím může získávat nové vlastnosti, v tomhle případě schopnost fotosyntézy.
Mezi nejznámější bakterie, které používají fotosyntézu, patří řasy nebo třeba sinice. Tato bakterie ale schopnost získávat energii ze slunce naučila až postupně.
K tomu, aby to vědci popsali, použili upravený elektronový mikroskop, který dokáže její molekuly velmi rychle a bez poškození zmrazit.
„Tato modifikace využívá toho, že my vzorek zchladíme na velmi nízkou teplotu. To umožní, že vzorek můžeme studovat velmi dlouho. Je zmrzlý a molekuly se tam nepohybují. Tato kombinace zmražení spolu s elektronovou mikroskopií dokázala vytvořit obrovské rozlišení jednotlivých molekul,“ přibližuje Koblížek.
Čeští vědci bakterie objevili v roce 2014 v jezeru mongolské pouště Gobi, kterému se říká Labutí. Na rozdíl od příbuzných bakterií obsahovaly modrozelené barvivo, což naznačovalo, že jsou schopné využívat i sluneční světlo.
A to se teď potvrdilo, když vědci detailními analýzami přesně zrekonstruovali podobu unikátního mechanismu bakterie.
Krásná a účinná struktura
Díky analýzám vznikl 3D model této bakterie, který je natolik zvláštní, že se dostal i na titulní stránku prestižního vědeckého časopisu Science Advances (viz výše).
Hlavní objev spočívá v popsání struktury, kterou se bakterie naučila využívat fotosyntézu, a to právě oním nezvyklým přenosem genů. Díky tomu si vytvořila i zmíněný nálevkovitý tvar.
Kdyby se tahle její schopnost podařila vědcům zopakovat i v laboratoři, mohli by naučit i jiné bakterie využívat energii světla. Bakterie by pak nemusely pro svůj růst spotřebovávat organické látky, hlavně glukózu.
Ve Vědě Plus se dále dozvíte, že vlády po celém světě platí za projekty, které přispívají k ohrožení přírody. Zoologické zahrady se snaží pomoci s ochranou ohrožených luskounů. A těm, kdo potřebují přesné stanovení cukru v krvi, může pomoct nový objev vědců ze zlínské a košické univerzity.
