A most megfigyelt elsődleges endoszimbiózis egy gyakori algafaj és egy baktérium között jött létre. Az esemény arra az evolúciós ugrásra emlékeztet, amely utoljára egymilliárd éve történt. Az tette lehetővé az összetettebb növények elterjedését. Az áttörést a Cell és a Science magazinban jelentették be.
Elsődleges endoszimbiózis akkor történik, amikor egy mikroszkopikus élőlény bekebelez egy másikat. Az elfogyasztott organizmus azonban nem emésztődik meg, hanem gyakorlatilag a gazdasejt részévé válik, amely tápanyagokat, energiát és védelmet nyújt számára. Idővel a bekebelezett élőlény a gazdasejt elválaszthatatlan részévé válik, sejtszervecskévé (organellum) alakul. Ez azonban nagyon ritka.
Amikor először történt ilyen, akkor annak eredményeképpen jött létre Földünkön az összetett élet – magyarázta Tyler Coale, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem munkatársa.
A kutatók szerint elsődleges endoszimbiózis eddig mindössze néhány alkalommal fordult elő a Föld történetében. Az elsőre 2,2 milliárd éve került sor; ekkor egy Archaea nevű egysejtű organizmus elnyelt egy baktériumot, amely később mitokondriummá alakult. A mitokondrium talán az egyik legismertebb sejtszervecske, feladata az energiatermelés. Mintegy egymilliárd évvel később egy hasonló esemény vezetett ahhoz, hogy a cianobaktériumok kloroplaszttá váljanak, és kialakuljanak a fotoszintetizálni képes zöld növények.
A legújabb kutatásbana tudósok egy Braarudosphaera bigelowii nevű algafajt vizsgáltak. Megfigyelték, hogy az alga elnyelt egy cianobaktériumot, amely aztán különleges képességgel ruházta fel gazdáját: meg tudta kötni a levegőből származó nitrogént, majd azt más anyagokkal kombinálva a sejt működése szempontjából hasznosabb vegyületekké, például ammóniává alakította. Erre az alga önmagában nem lett volna képes.
Ahhoz, hogy igazolják, a baktérium tényleg sejtszervecskeként viselkedik, a kutatóknak fejlett röntgensugaras képalkotással az alga belsejébe kellett pillantaniuk. A vizsgálat arra jutott, hogy a B. bigelowii és a benne lévő baktérium szaporodási és sejtosztódási folyamatai szinkronizáltak.
A megfigyelések igazolták, hogy a cianobaktérium elvesztette önállóságát, és az alga organellumává vált, a nitrogén megkötésében játszott szerepe miatt pedig nitroplasztnak nevezték el.
A felfedezésnek gyakorlati haszna is van: az eredmények segítségével olyan mezőgazdasági haszonnövényeket lehetne előállítani, amelyek kevesebb külső nitrogénforrást igényelnek.
