Bakterie v poušti Gobi se naučily zachytávat světlo a provádět fotosyntézu. Popsali to čeští vědci

Čeští vědci z Mikrobiologického ústavu Akademie věd a Jihočeské univerzity spolu se svými zahraničními kolegy odhalili výjimečnou strukturu této bakterie z téměř neznámého rodu Gemmatimonas.

Její nezvyklý tvar totiž dokáže velmi účinně zachytit světlo a připomíná jakousi nálevku, v tomhle případě pro dopadající sluneční záření. Světelná energie zachycená na okraji této nálevky se za pouhých několik biliontin sekundy přenese do jejího středu, kde se přemění na energii.

„Tento organismus, aby mohl zachytit energii světla, využívá dvě fotosyntetická barviva. Jsou uspořádané v kruzích, které fungují jako nálevka nebo satelitní anténa – takže mohou z velké plochy sbírat energii světla, kterou potom pošlou do svého středu, kde se z toho vytvoří elektrický proud. Ten pak bakterie využije pro svou energetickou potřebu,“ popisuje spoluautor objevu Michal Koblížek z Mikrobiologického ústavu. 

Velmi zajímavé ale je, že tento rod bakterií původně schopnost fotosyntézy vůbec neměl. Tento prehistorický organismus si tak vymyslel si vlastní cestu a všechny potřebné geny získal postupně od cizích, nepříbuzných kmenů bakterií horizontálním přenosem.

Převzít užitečné geny

Horizontální přenos genu je zajímavý způsob kdy jeden organismus převezme část genetické informace od jiného organismu i přesto, že není jeho potomkem. Geny může získat z okolního prostředí nebo třeba pomocí bakteriálních virů, které je mezi jednotlivými buňkami přenáší. Tím může získávat nové vlastnosti, v tomhle případě schopnost fotosyntézy.

Čtěte také

Lepší pochopení fotosyntézy přinese víc potravin i užitečných rostlinných látek, věří mikrobiolog

K tomu, aby to vědci popsali, použili upravený elektronový mikroskop, který dokáže její molekuly velmi rychle a bez poškození zmrazit.

„Tato modifikace využívá toho, že my vzorek zchladíme na velmi nízkou teplotu. To umožní, že vzorek můžeme studovat velmi dlouho. Je zmrzlý a molekuly se tam nepohybují. Tato kombinace zmražení spolu s elektronovou mikroskopií dokázala vytvořit obrovské rozlišení jednotlivých molekul,“ přibližuje Koblížek.

Čeští vědci, kteří tyhle bakterie v roce 2014 objevili v jezeru mongolské pouště Gobi, kterému se říká Labutí. Na rozdíl od příbuzných bakterií tyhle obsahovaly modrozelené barvivo, což naznačovalo, že jsou schopné využívat i sluneční světlo.

A to se teď potvrdilo, když vědci detailními analýzami přesně zrekonstruovali podobu unikátního mechanismu bakterie.

Krásná a účinná struktura

Díky analýzám vznikl 3D model této bakterie, který je natolik zvláštní, že se dostal i na titulní stránku prestižního vědeckého časopisu Science Advances.

Hlavní objev spočívá v popsání struktury, kterou se bakterie naučila využívat fotosyntézu, a to právě oním nezvyklým přenosem genů. Díky tomu si vytvořila i zmíněný nálevkovitý tvar.

Kdyby se tahle její schopnost podařila vědcům zopakovat i v laboratoři, mohli by naučit i jiné bakterie využívat energii světla – bakterie by pak nemusely pro svůj růst spotřebovávat organické látky, hlavně glukózu.

Poslechněte si celou reportáž Ondřeje Ševčíka. 

Ve Vědě Plus se dozvíte, že vlády po celém světě platí za projekty, které přispívají k ohrožení přírody. Zoologické zahrady se snaží pomoci s ochranou ohrožených luskounů. A těm, kdo potřebují přesné stanovení cukru v krvi, může pomoct nový objev vědců ze zlínské a košické univerzity.