Miniaturní parazité: Nově objevené extrémní organismy z yellowstosnkých jezírek

19. 7. 2016 – 22:29 | autor: Jan Toman | komentáře:

Miniaturní parazité: Nově objevené extrémní organismy z yellowstosnkých jezírek
Horké jezírko v Yellowstonském národním parku | zdroj: ThinkStock

Podle moderních biologických poznatků je diverzita pozemských organismů tak obrovská, že bychom se s novými druhy měli setkávat na každém kroku. Dosud nepoznaní zástupci se samozřejmě nevyskytují na pomyslném stromu života rovnoměrně.

Určité skupiny, jako například mnohobuněční živočichové nebo rostliny, jsou značně probádané, zatímco mezi jednobuněčnými organismy naše poznatky stále zoufale pokulhávají. To platí obzvlášť pro organismy nejjednodušší – bakterie a jim podobné, ale nepříbuzné zástupce ze skupiny Archea. Mezi nimi můžeme stále narazit i celé nové vysoké taxony, například linie na úrovni říší.

Největší šanci na objev nových exotických organismů mají výzkumníci v extrémních prostředích. Mezi ty můžeme zařadit mimo jiné oblasti mimořádně vysokých nebo nízkých teplot, prostředí vysoce slaná, kyselá, zásaditá, nebo zamořená toxickými kovy a další habitaty, které se z lidského hlediska vyznačují extrémními hodnotami některých fyzických faktorů. Jedním z tradičních míst, kde výzkumníci hledají nové neobvyklé mikrobiální zástupce, jsou potom horká jezírka v americkém Yellowstonském národním parku.

Ještě větším problémem než objev nových mikrobiálních druhů je jejich následná izolace a pěstování. Co naplat. U organismů z extrémních prostředí se dá čekat, že budou vyhraněné projevy prostředí ke svému životu a množení potřebovat. I z tohoto důvodu je ale jejich detailní výzkum značně komplikovaný.

Pouhé přečtení jejich genomu ze vzorků sebraných v terénu totiž rozhodně neřekne všechno o jejich podobě, chování a způsobu života.

Jako z jiné planety

Všechny tyto překážky se nedávno podařilo překonat týmu výzkumníků ze Spojených států. Nejen, že objevili nový druh podivuhodného symbiotického archeonta, ale navíc přečetli jeho genom, organismus v laboratoři napěstovali a prozkoumali vztah mezi ním a jeho hostitelem.

Nově objeveného zástupce skupiny Archea badatelé pojmenovali Nanopusillus acidilobi. Už samotný název rodu upomíná na trpasličí velikost těchto organismů, která dosahuje od 100 do 300 nm a zřejmě se tak pohybuje na samotné hranici možností buněčného života.

Srovnatelně malé jsou už jen někteří specializovaní mikrobiální parazité nebo zástupci z extrémně chladných prostředí. Duhový název je potom odvozený od názvu hostitele – daleko větších archeí rodu Acidilobus.

Hostitel i symbiont byli nalezení v usazeninách yellowstonského jezírka o teplotě 82 °C a pH 4,5. Za podobných podmínek se druh Nanopusillus acidilobi podařilo napěstovat i v laboratoři a následně určit druh archeonta, se kterým žije v úzkém spojení – symbióze.

Podivuhodný symbiont

Nanopusillus nasedá na povrch svého hostitele a v místě styku od něj velmi pravděpodobně získává živiny. Na jednom hostiteli se může nacházet až 10 drobných zástupců symbionta, i když je pravda, že dobrá polovina studovaných buněk acidoloba byla symbiontů zcela prostá.

Vzájemné soužití se v tomto případě nepřeklápí k parazitismu, ani k vzájemnému obohacení. Zástupci rodu Acidilobus prosperovali prakticky stejně osamocení i se symbionty. To přitom v širším příbuzenstvu nanopusilla rozhodně není pravidlem. Srovnatelný archeální druh Nanoarchaeum equitans se například ve vztahu k svému partneru chová jako typický parazit.

Z genetického hlediska je Nanopusillus acidilobi taktéž miniaturní. Jeho genom kóduje jen okolo 700 genů. To je sice o něco víc než u zmíněného druhu Nanoarchaeum equitans, z funkčního hlediska je ale repertoár nanopusilla zřejmě ještě omezenější. Téměř kompletně mu totiž chybí geny pro syntézu řady základních složek metabolických drah. Tyto sloučeniny tak musí získávat od symbiotického partnera.

 V tomto ohledu je poněkud překvapivé, že se v genomu nanopusilla nachází řada genů metabolismu cukrů a příbuzných sloučenin – ty ale pravděpodobně hrají důležitou roli ve spojení s hostitelskou buňkou. Plně u tohoto druhu potom nalezneme zastoupené geny pro nakládání s genetickou informací.

Z obecného hlediska jsou poznatky o Nanopusillus acidilobi důležité hned v několika směrech. Například se opět potvrdilo, že na rozdíl od "slušně vychovaných" bakterií, které standardně navazují úzké spojení s hostitelskou buňkou po vniknutí do jejího nitra, mají zástupci archaea při symbiózách a parazitismu překvapivé limitace. Když už se k podobným strategiím uchýlí, tak přisedají jen na povrchu. Místo kontaktu mezi dvěma buňkami je tak daleko menší než při kompletním zanoření a symbionti tak musejí tak ovládat dosud neprozkoumané výkonné způsoby transportu látek.

Zdroj: Wurch L, Giannone RJ, Belisle BS, Swift C, Utturkar S, Hettich RL, Reysenbach A-L & Podar M. (2016): Genomics-informed isolation and characterization of a symbiotic Nanoarchaeota system from a terrestrial geothermal environment. Nature Communications 7.

Zdroje:
Vlastní

Nejnovější články