Trzy lata temu María del Carmen Muñoz, badaczka z Uniwersytetu w Kordobie, zaglądała do mikroskopu elektronowego, aby zbadać pęcherzyki morskich sinic i niemal przypadkowo odkryła coś, czego się nie spodziewała: struktury, które choć zostały już odkryte lat temu w innych bakteriach, nigdy nie znaleziono u tego typu istot żywych, odpowiedzialnych za produkcję ponad połowy tlenu na Ziemi. W ten sposób rozpoczęły się szeroko zakrojone badania przeprowadzone przez multidyscyplinarny zespół. Dziś ukazuje się ich praca, a jej wyniki właśnie opublikowano w czasopiśmie Science Advances.
Te dziwne struktury nazywane są nanorurkami membranowymi, a najważniejsze jest to, że według badania te małe rurki umożliwiają tym żywym istotom przenoszenie materiału poprzez wytwarzanie mostu wymiany, rodzaju węża łączącego się z pobliskimi komórkami, umożliwiając im przenoszenie substancji z niektórych sinic do innych. Od czasu odkrycia tych organizmów po raz pierwszy wykazano fizyczny i bezpośredni kontakt między nimi.
„To odkrycie ma ogromne implikacje i utwierdza w przekonaniu, że musimy zmienić sposób, w jaki myślimy o sinicach” – powiedział badacz José Manuel García. Kwestionując pogląd, że organizmy te działają w izolacji, badanie sugeruje, że mogą one działać jako rodzaj sieci, w której wchodzą w interakcje, co jest przesłanką o ogromnym znaczeniu, biorąc pod uwagę, że te żywe istoty są najliczniejszymi organizmami fotosyntetycznymi na planecie, reprezentującymi prawdziwy „płuco” oceanów i jest niezbędne do podtrzymania życia, jakie znamy.
W ostatnich latach w ramach badania, kierowanego przez główną badaczkę Maríę del Carmen Muñoz, zmobilizowano multidyscyplinarną grupę złożoną z między innymi Wydziałów Biochemii, Biologii Molekularnej i Biologii Komórki UCO; Instytut Badań Biomedycznych Majmonidesa (Kordoba), Instytut Badań Morskich Uniwersytetu w Kadyksie, Instytut Biochemii Roślin i Fotosyntezy (Sewilla) oraz oceanograf Sallie W. Chisholm, członek Massachusetts Institute of Technology i odkrywca Rodzaj Prochlorococcus z sinic.
Kluczowe szczegóły
Od rozpoczęcia badania i po przejrzeniu dostępnej literatury na temat tych nanorurek w innych bakteriach zespół przeprowadził różne eksperymenty w laboratorium, takie jak wykorzystanie białek fluorescencyjnych i ich monitorowanie za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej; oraz zastosowanie mikroskopii elektronowej do charakteryzacji tych struktur. Dzięki tym testom udało się potwierdzić, że zachodzi wymiana materiału z wnętrza jednej komórki do drugiej. Ponadto, jak wyjaśniła doktorantka i pierwsza autorka badania Elisa Angulo, praca wykazała, że ten transfer substancji zachodzi nie tylko w przypadku cyjanobakterii tej samej linii, ale także pomiędzy cyjanobakteriami różnej płci, co zostało zweryfikowane nie tylko w na poziomie laboratoryjnym, ale także w naturalnych próbkach oceanów.
Nowe pytania
Jak to często bywa w nauce, odkrycia te otwierają drzwi do nowych pytań: czy ten transfer cząsteczek jest mechanizmem wsparcia, czy też bronią służącą do rywalizacji o przetrwanie? Jakie inne substancje można wymienić poza białkami? Czy istnieje związek pomiędzy tym mechanizmem a ilością pożywienia dostępnego w środowisku? Elisa Angulo, badaczka z Uniwersytetu w Kordobie, już próbuje odpowiedzieć na to ostatnie pytanie i właśnie zakończyła podróż na pełne morze, podczas której badała zachowanie tych żywych istot w oligotroficznych obszarach Pacyfiku, ubogich w składniki odżywcze. Będziemy musieli poczekać kilka następnych miesięcy, aby kontynuować zdobywanie wiedzy na temat tych bakterii morskich – żywych istot, które wynalazły fotosyntezę i które mają ponad 3,5 miliarda lat i reprezentują jedną z najstarszych znanych form życia. Dlatego ich badania mają istotne znaczenie nie tylko dla ekosystemów, ale także dla zrozumienia podstawowych procesów zachodzących w rozległej dziedzinie biologii.