Biosinteza e proteinat acid nukleik kërkojnë azot megjithatë azoti atmosferik nuk është i disponueshëm për të eukariotët për sintezën organike. Vetëm disa prokariote (si p.sh Cyanobacteria, klostridia, arkea etj) kanë aftësinë për të rregulluar azotin molekular të disponueshëm me bollëk në atmosferë. Pak fiksimin e azotit bakteret jetojnë brenda qelizave eukariote në lidhje simbiotike si endosimbiontë. Për shembull, cianobakteret Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) është një endosimbion i mikroalgave njëqelizore Braarudosphaera bigelowii në sistemet detare. Një fenomen i tillë natyror mendohet se ka luajtur një rol vendimtar në evolucionin e eukariotëve qelizë organelet mitokondri dhe kloroplastet përmes integrimit të baktereve endosimbiotike në qelizën eukariote. Në një studim të publikuar së fundmi, studiuesit zbuluan se cianobakteret "UCYN-A” ishte integruar ngushtë me mikroalgat eukariote Braarudosphaera bigelowii dhe evoluoi nga një organel qelizore eukariotike endosimbiont në fiksimin e azotit të quajtur nitroplast. Kjo bëri mikroalga Braarudosphaera bigelowii eukarioti i parë i njohur për fiksimin e azotit. Ky zbulim ka zgjeruar funksionin e fiksimit të azotit atmosferik nga prokariotët në eukariote.
Simbioza dmth. organizmat e llojeve të ndryshme që ndajnë habitatin dhe jetojnë së bashku, është një fenomen i zakonshëm natyror. Partnerët në marrëdhënien simbiotike mund të përfitojnë nga njëri-tjetri (mutualizëm), ose njëri mund të përfitojë ndërsa tjetri të mbetet i paprekur (kommensalizëm) ose njëri përfiton ndërsa tjetri dëmtohet (parazitizëm). Marrëdhënia simbiotike quhet endosimbiozë kur një organizëm jeton brenda tjetrit, për shembull, një qelizë prokariotike që jeton brenda një qelize eukariote. Qeliza prokariote, në një situatë të tillë, quhet endosimbiont.
Endosimbioza (dmth, përbrendësimi i prokariotëve nga një qelizë eukariotike stërgjyshore) luajti një rol vendimtar në evolucionin e mitokondrive dhe kloroplasteve, qeliza-organelet karakteristike të qelizave eukariote më komplekse, të cilat kontribuan në përhapjen e formave të jetës eukariotike. Një proteobakter aerobik mendohet se ka hyrë në qelizën eukariotike stërgjyshore për t'u bërë një endosimbiont në një kohë kur mjedisi po bëhej gjithnjë e më i pasur me oksigjen. Aftësia e proteobakterit endosimbiont për të përdorur oksigjenin për të prodhuar energji lejoi eukariotin pritës të lulëzonte në mjedisin e ri ndërsa eukariotët e tjerë u zhdukën për shkak të presionit negativ të seleksionimit të imponuar nga mjedisi i ri i pasur me oksigjen. Përfundimisht, proteobakteri u integrua me sistemin pritës për t'u bërë një mitokondri. Në mënyrë të ngjashme, disa cianobaktere fotosintezuese hynë në eukariotët stërgjyshorë për t'u bërë endosimbiont. Në kohën e duhur, ata u asimiluan me sistemin eukariotik pritës për t'u bërë kloroplastë. Eukariotët me kloroplaste fituan aftësinë për të rregulluar karbonin atmosferik dhe u bënë autotrofë. Evolucioni i eukariotëve fiksues të karbonit nga eukariotët stërgjyshorë ishte një pikë kthese në historinë e jetës në tokë.
Azoti kërkohet për sintezën organike të proteinave dhe acideve nukleike, megjithatë aftësia për të fiksuar azotin atmosferik është e kufizuar vetëm në disa prokariote (siç janë disa cianobaktere, klostridia, arkea etj). Asnjë eukariot i njohur nuk mund të rregullojë në mënyrë të pavarur azotin atmosferik. Marrëdhëniet reciproke endosimbiotike midis prokariotëve fiksues të azotit dhe eukariotëve fiksues të karbonit që kanë nevojë për azot për t'u rritur shihen në natyrë. Një shembull i tillë është partneriteti midis cianobaktereve Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) dhe mikroalgës njëqelizore Braarudosphaera bigelowii në sistemet detare.
Në një studim të fundit, lidhja endosimbiotike midis cianobaktereve Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) dhe mikroalgës njëqelizore Braarudosphaera bigelowii u hetua duke përdorur tomografi të butë me rreze x. Vizualizimi i morfologjisë së qelizave dhe ndarja e algës zbuloi një cikël të koordinuar qelizor në të cilin cianobakteret endosimbiont ndaheshin në mënyrë të barabartë ashtu si ndahen kloroplastet dhe mitokondritë në një eukariot gjatë ndarjes së qelizave. Studimi i proteinave të përfshira në aktivitetet qelizore zbuloi se një pjesë e konsiderueshme e tyre ishin të koduara nga gjenomi i algave. Kjo përfshinte proteina thelbësore për biosintezën, rritjen e qelizave dhe ndarjen. Këto gjetje sugjerojnë se cianobakteret endosimbiont ishin integruar ngushtë me sistemin qelizor pritës dhe kishin kaluar nga një endosimbiont në një organelë të plotë të qelizës pritëse. Si pasojë, qeliza e algave pritëse fitoi aftësinë për të rregulluar azotin atmosferik për sintezën e proteinave dhe acideve nukleike të nevojshme për rritje. Organela e re është emërtuar nitroplast për shkak të aftësisë së fiksimit të azotit.
Kjo i bën mikroalgat njëqelizore Braarudosphaera bigelowii eukarioti i parë fiksues i azotit.Ky zhvillim mund të ketë implikime për bujqësi dhe industria e plehrave kimike në planin afatgjatë.
***
Referencat:
- Coale, TH et al. 2024. Organelë fiksuese të azotit në një algë detare. Shkenca. 11 Prill 2024. Vol 384, Numri 6692 fq 217-222. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075
- Massana R., 2024. Nitroplasti: Një organelë e fiksimit të nitrogjenit. SHKENCA. 11 Prill 2024. Vol 384, Numri 6692. fq 160-161. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571
***
