Учените са уловили еволюционно събитие, което се случва веднъж на милиард години, тъй като две форми на живот са се слели в един организъм, който може да се похвали със способности, на които биха завидели неговите връстници. Последният път, когато това се е случило, Земята се е сдобила с растения.

Явлението се нарича първична ендосимбиоза и се случва, когато един микробен организъм поглъща друг и започва да го използва като вътрешен орган. В замяна на това клетката гостоприемник осигурява хранителни вещества, енергия, защита и други ползи за симбиота, докато накрая той не може повече да оцелява самостоятелно и по същество се превръща в орган на гостоприемника - или така наречения органел в микробните клетки.

Представете си, че бъбреците всъщност са малки животинки, които се движат наоколо, а хората трябва ръчно да филтрират кръвта си чрез машина за диализа. И един ден някой човек някак си заклещва едно от тези бъбречни животинчета... вътрешно и разбира, че вече не се нуждае от машината си за диализа. Нито пък децата му, докато в крайна сметка всички се раждаме с тези полезни малки елементи в нас. Това е нещо като това, което се случва тук.

Смята се, че в 4-милиардната история на живота на Земята първичната ендосимбиоза се е случила само два пъти, за които знаем, и всеки път е била огромен пробив за еволюцията. Първият случай е преди около 2.2 милиарда години, когато архея поглъща бактерия, която се превръща в митохондрия. Този специализиран органел, произвеждащ енергия, е позволил на практика да се развият всички сложни форми на живот. И до днес той е обявен за "електроцентрала на клетката".

Вторият път се случва преди около 1.6 милиарда години, когато някои от тези по-напреднали клетки поглъщат цианобактерии, които могат да събират енергия от слънчевата светлина. Те се превръщат в органели, наречени хлоропласти, които придават способност за събиране на слънчева светлина, както и привлекателен зелен цвят на група форми на живот, за които може би сте чували - растенията.

Сега учените откриха, че това се случва отново. Установено е, че вид водорасли, наречени Braarudosphaera bigelowii, са погълнали цианобактерия, която им позволява да правят нещо, което водораслите и растенията като цяло обикновено не могат - да "фиксират" азот директно от въздуха и да го комбинират с други елементи, за да създадат по-полезни съединения.

Азотът е ключов хранителен елемент и обикновено растенията и водораслите си го набавят чрез симбиотични взаимоотношения с бактерии, които остават отделни. Първоначално се е смятало, че B. bigelowii е забъркала такава ситуация с бактерия, наречена UCYN-A, но при по-внимателно разглеждане учените откриват, че двете са станали много по-интимни.

В едно скорошно проучване екипът установява, че съотношението на размерите между водораслите и UCYN-A остава сходно при различните сродни видове водорасли. Техният растеж изглежда се контролира от обмена на хранителни вещества, което води до свързани метаболизми.

"Точно това се случва с органелите", казва Джонатан Зер, автор на проучванията. "Ако погледнете митохондриите и хлоропластите, става въпрос за едно и също нещо: те се мащабират заедно с клетката."

В последващо проучване екипът и други сътрудници използват мощна техника за рентгенови изображения, за да разгледат вътрешността на живите клетки на водораслите. Това разкри, че репликацията и деленето на клетките е синхронизирано между гостоприемника и симбиота - още едно доказателство за работа на първичната ендосимбиоза.

Накрая екипът сравнява протеините на изолирания UCYN-A с тези в клетките на водораслите. Те установиха, че изолираната бактерия може да произвежда само около половината от необходимите ѝ протеини, като разчита на водораслите гостоприемници да осигурят останалата част.

Изследователите планират да продължат да изучават нитропластите, за да разберат дали те присъстват и в други клетки и какви ефекти могат да имат. Едно от възможните предимства е, че това може да даде на учените нов начин за включване на азотфиксиращи вещества в растенията, за да се отглеждат по-добри култури.

Снимка: Unsplash/Tyler Coale

Виж още: В Китай роботи вече произвеждат клонирани прасета и животът няма смисъл