3D tlač bez odpadu? Táto živica sa dá použiť znova až desaťkrát
Milióny 3D výtlačkov končia v odpade, pretože živica sa po vytvrdení nedá použiť znova. Japonskí vedci to zmenili.
Táto udalosť je taká vzácna, že naposledy z nej vznikli rastliny. Teraz sa stala znova
Pred dvomi miliardami rokov vstúpila baktéria do bunky a stala sa chloroplastom. Toto dalo rastlinám schopnosť fotosyntézy a život na Zemi sa navždy zmenil.
Každý školák vie, že rastliny fotosyntetizujú. Menej ľudí už vie, že chloroplasty, teda organely zodpovedné za fotosyntézu, boli kedysi samostatné baktérie.
Pred zhruba dvomi miliardami rokov vstúpila cyanobaktéria do väčšej bunky a namiesto toho, aby ju strávila, bunka si ju „adoptovala“.
Postupne sa v priebehu evolúcie stala baktéria neoddeliteľnou súčasťou bunky, teda organelou. Tento proces sa nazýva primárna endosymbiogenéza a patrí k najvzácnejším udalostiam v histórii života.
Organoid nitroplast je len štvrtý príklad v histórii života na tejto planéte, kedy prokaryotická bunka pohltená eukaryotickou bunkou prešla za hranice symbiózy a stala sa organelou.
Záhada z roku 1998
Príbeh nitroplastov sa začal náhodným objavom. V roku 1998 objavil Jonathan Zehr, profesor morských vied na Kalifornskej univerzite, v oceánskej vode krátku sekvenciu DNA. Usúdil, že sekvencia pravdepodobne pochádza z neznámej cyanobaktérie, ktorá dokáže premieňať atmosférický dusík na biologicky využiteľnú formu. Tá záhada ho sprevádzala dvadsaťšesť rokov.
Baktéria dostala vedecký názov UCYN-A a žila v morských riasach druhu Braarudosphaera bigelowii. Dlho sa predpokladalo, že ide o klasický symbiotický vzťah – že ide o dve samostatné bytosti, ktoré si navzájom pomáhajú. Ale čím viac vedci UCYN-A skúmali, tým viac sa zdalo, že ide o niečo iné.
Mohlo by vás zaujímať
Zaľúbte sa do Poľska
Organela, nie symbiont
Tím, ktorý viedol Tyler Coale z Kalifornskej univerzity a profesor Zehr, publikoval v roku 2024 štúdiu, v ktorej ukázali, že pomer veľkosti medzi UCYN-A a ich riasovými hostiteľmi je konzistentný naprieč rôznymi druhmi. Ich model ukázal, že rast hostiteľskej bunky a UCYN-A kontroluje výmena živín, pričom ich metabolizmy sú prepojené.
Toto je presne to, čo sa deje s organelami. „Ak sa pozriete na mitochondrie a chloroplasty, je to to isté: rastú spolu s bunkou, v ktorej žijú,“ povedal Zehr.
Vedci potvrdili, že UCYN-A importuje proteíny z hostiteľských buniek, čo je kľúčová charakteristika organel. Tieto zistenia ukázali, že UCYN-A sa vyvinula zo symbionta na eukaryotickú organelu pre fixáciu dusíka – nitroplast. Tým sa schopnosť fixovať dusík, ktorá sa doteraz považovala za výsadu baktérií, prvýkrát objavila aj v eukaryotickej bunke.
Mohlo by vás zaujímať
Koraly prežili katastrofálne sucho. Ako to dokázali, ak ostatné uhynuli?
Prečo je to dôležité
Dusík je nevyhnutný pre život. Je súčasťou DNA, proteínov aj chlorofylu. Vzduch obsahuje 78 % dusíka, ale väčšina živých organizmov ho nedokáže priamo využiť. Baktérie, ktoré dokážu dusík z atmosféry premeniť na biologicky dostupnú formu, sú preto kľúčové pre celé ekosystémy.
Nitroplast by sa mohol začať zavádzať do poľnohospodárskych rastlín, čím by sa znížila závislosť od dusíkatých hnojív a podporilo by sa udržateľné poľnohospodárstvo.
Ak by sa rastlinám podarilo fixovať dusík priamo, rovnako ako fazuľa fixuje dusík prostredníctvom symbiotických baktérií, znížila by sa potreba chemických hnojív, na ktorých výrobu sa spotrebuje obrovské množstvo energie.
Kým mitochondrie a chloroplasty sa vyvinuli pred miliardami rokov, nitroplast sa zdá byť o niečo mladší – má len asi 100 miliónov rokov. To vedcom poskytuje perspektívu na novšiu, a teda lepšie zachovanú verziu tohto procesu.
Vedci majú teraz príležitosť sledovať endosymbiogenézu v štádiu, ktoré u chloroplastov a mitochondrií dávno prebehlo. Môžu tak lepšie pochopiť, ako baktéria prestáva byť baktériou a stáva sa súčasťou niečoho väčšieho.
Text: Zázračná planéta
Foto: Tyler Coale/UCSC
1/1
