Miniaturní parazité: Nově objevené extrémní organismy z yellowstosnkých jezírek

- Nedd autor: Jan Toman

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.

Horké jezírko v Yellowstonském národním parku

Horké jezírko v Yellowstonském národním parku,zdroj: ThinkStock

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.

Tagy: biologie věda a poznání mikrobiologie

Zdroje: Vlastní