Jak rośliny wyszły na ląd?

Życie z wody na ląd wychodziło co najmniej dwa razy. Tylko jak to się stało, że poradziło sobie w zupełnie innych niż wodne warunkach? Okazuje się, że udało się to dzięki bakteriom.

Życie ziemskie narodziło się w wodzie. Dlatego właśnie tak desperacko szukamy jej w kosmosie, ufając, że jest jedynym naprawdę istotnym warunkiem istnienia życia także na innych planetach. Oznacza to, że w pewnym momencie swojego istnienia życie musiało opuścić środowisko wodne i nauczyć się funkcjonowania na powierzchni gruntu. Naukowcy uważają, że stało się to co najmniej dwukrotnie, bo na ląd wydobyły się jakimś sposobem i niezależnie od siebie zarówno rośliny, jak i zwierzęta. Tak myślą ci, którzy patrzą na świat w skali makro. Bo ci, którzy badają świat przez mikroskop, wiedzą, że najpierw wyszły na ląd bakterie.

Geny na wysychanie

W skali makro, żeby wyjść na ląd, trzeba mieć nogi i płuca, jeśli jest się zwierzęciem, lub korzenie – jeśli jest się rośliną. Jednak w skali mikro, czy nawet submikroskopowej, warunkiem sine qua non wyjścia na ląd jest posiadanie genu (a nawet wielu genów), który uchroni śmiałka przed największym na lądzie niebezpieczeństwem. Wbrew pozorom nie jest nim ani brak pożywienia, ani atak innych organizmów. Jest nim wysychanie. Z oczywistych powodów jest to coś, co nie występuje w środowisku wodnym. Gdy zawartość wody w komórce przekracza granicznie niski poziom, życie w niej zamiera, bo nie mogą przebiegać reakcje biochemiczne, a białka ulegają wysoleniu. Czasem, o ile komórka ta nie jest przetrwalnikiem czy nie jest ukryta w ziarnie, susza doprowadza komórkę do śmierci. Nawet po ponownym uwodnieniu komórka nie wznowi już procesów życiowych. Każdy, kto ma rośliny doniczkowe, wie, że całkiem długo radzą sobie one z naszym zapominaniem o podlewaniu. W pewnym jednak momencie poddają się i więdną nieodwołalnie.

Te geny, których rośliny lądowe (czyli tzw. rośliny telomowe czy też organowce) używają, by nie wyschnąć od razu, noszą nazwy GRAS i PYR/PYL/RCAR. Ich poszukiwanie już wiele lat temu dostarczyło informacji, że są one obecne w rosnących w glebie bakteriach zwanych promieniowcami. To dzięki nim gleba „pachnie ziemią” (szczególnie po ulewnym deszczu) i to one produkują dla nas wiele różnych antybiotyków. Uznano więc, że geny znajdowane w bakteriach jakimś sposobem zostały przekazane roślinom, które w ten sposób stały się odporne na wysychanie. Tylko kiedy to się stało i jak do tego doszło? Przez wiele lat było to tajemnicą. Bakterie przekazują geny między sobą za pomocą tzw. transferu horyzontalnego. Oznacza to, że konkretny gen przemieszcza się pomiędzy dwiema, często zupełnie niespokrewnionymi bakteriami. To w ten sposób bakterie przekazują sobie oporność na antybiotyki. Bakteria, która wyszła cało z kuracji antybiotykowej, jest w stanie tę oporność przekazać nie tylko swoim potomnym, ale także swoim „sąsiadkom”. To dlatego tak trudno jest walczyć z antybiotykoopornością i to dlatego tak ważne, by antybiotyki stosować w sposób racjonalny.

To dzięki bakteriom!

Transfer horyzontalny był przez lata uważany za mechanizm występujący jedynie u bakterii. W świecie komórek wyposażonych w jądro takie możliwości wzbogacania genomu „z zewnątrz” postulowano bardzo ostrożnie. A tymczasem niemiecki uczony Michael Melkonian z Uniwersytetu w Kolonii pokazał, że taki transfer z zewnątrz pomiędzy bakteriami a roślinami miał miejsce jakieś 580 mln lat temu. W czasie tej operacji geny pozwalające radzić sobie z niewielką ilością wody w otoczeniu zostały przekazane przodkom dzisiejszych roślin lądowych, czyli glewikom, wątrobowcom i mchom. Aby uzyskać takie wyniki, dr Melkonian podjął współpracę z chińskimi specjalistami w sekwencjonowaniu genomów roślinnych. A jeszcze wcześniej, w 2006 roku, zebrał z wilgotnych omszałych kamieni z okolic Kolonii zielony nalot, w którym były m.in. komórki sprzężnic (glonów). I choć same sprzężnice nie potrzebują „genów odporności na wysychanie” (zwykle żyją w wilgotnych siedliskach), mają je. To znaczy, że wspomniane geny zostały przez bakterie przekazane roślinie, która była wspólnym przodkiem sprzężnic i roślin „prawdziwie” lądowych, co musiało nastąpić minimum 580 milionów lat temu. Ponadto utrzymanie genów „odporności na wysychanie” nie może być energetycznie kosztowne, skoro ma je glon, który dostosował się do wilgotnego środowiska i wcale tych genów nie potrzebuje. W sylurze, a więc około 100 milionów lat po tym, gdy doszło do przekazania genów ratujących przed skutkami suszy, ziemię porastały i w zasadzie zdominowały ją doskonale przystosowane do warunków lądowych rośliny. Patrząc na dzisiejsze drzewa, chociażby na olbrzymie sekwoje, ale też nawet na najmniejsze trawy, trzeba mieć świadomość, że szansę na zdominowanie środowiska lądowego roślinom dały bakterie. Natomiast autorzy tego opracowania, jednego z najistotniejszych od lat dla zrozumienia ewolucji roślin, doczekali się pięknej publikacji swoich wyników w najbardziej prestiżowym z prestiżowych czasopiśmie „Cell” z 14 listopada 2019 roku. •

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Wiara_wesprzyj_750x300_2019.jpg