حدود 100 میلیون سال پیش، یک آمیب پست دزدی خیره کننده ای انجام داد و ژن هایی را از یک باکتری ناآگاه گرفت تا جایگزین آن هایی شود که از دست داده بود.
اکنون راتگرز و دانشمندان دیگر معمای این که آمیب کوچک، پائولینلا، چگونه دزدی را انجام داده است، حل کرده اند. این باکتری را بلعید، آن سلول را زنده نگه داشت و ژن های آن را برای فتوسنتز، فرآیندی که گیاهان و جلبک ها برای تبدیل دی اکسید کربن به اکسیژن و قند از طریق انرژی خورشیدی استفاده می کنند، به کار گرفت.
دباشیش باتاچاریا، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد برجسته دانشگاه، گفت: «یافته‌های اصلی این مطالعه دنیای میکروبی است که می‌دانیم سرشار از ژن‌های ارزشمند است و می‌تواند این ژن‌ها را بین ارگانیسم‌ها بر اساس نیاز حرکت دهد. دپارتمان اکولوژی، تکامل و منابع طبیعی در راتگرز. "وقتی یک میکروب نقص ژنی دارد، در برخی موارد می تواند این کمبود را با گرفتن همان ژن از محیط پر کند. این نشان می دهد که ژنوم های میکروبی واقعاً چقدر سیال هستند."
دانا سی پرایس، یکی از نویسندگان مطالعه و همکار پژوهش، گفت: «اما مردم نباید این تصور را داشته باشند که انسان ها به این زودی ژن های باکتریایی را خواهند گرفت، زیرا آنها یک خط مولد جدا شده (محافظت شده) دارند. استاد گروه زیست شناسی و آسیب شناسی گیاهی دانشکده محیط زیست و علوم زیستی. "این در مورد حیات میکروبی مانند باکتری ها و یوکاریوت های تک سلولی است."
مطالعه بین المللی دانشمندان آمریکایی و آلمانی به صورت آنلاین در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.
زمین سبز است زیرا گیاهان فتوسنتزی و جلبک ها حاوی کلروفیل هستند، رنگدانه ای سبز که طول موج های سبز نور را منعکس می کند. توانایی فتوسنتزی آنها از یک سرقت بسیار باستانی نشات گرفته است که در حدود 1.5 میلیارد سال پیش انجام شده است. در آن زمان، یک اجداد جلبکی، یک باکتری فتوسنتزی را بلعید و آن را به یک کلروپلاست، یک پلاست حاوی کلروفیل تبدیل کرد. پلاستیدها اندامک‌هایی هستند که مانند اندام‌های بدن انسان، ساختارهایی هستند که حاوی DNA هستند و عملکردهای خاصی دارند، در این مورد فتوسنتز.
فرآیند غرق شدن به عنوان اندوسیمبیوز اولیه شناخته می شود و با اجازه دادن به ظهور حیواناتی که به حیات گیاهی وابسته هستند، زندگی روی زمین را تغییر داد.
نظریه اندوسیمبیوز تاریخچه علمی جالبی دارد. در سال 1895، رابرت لاتربورن، طبیعت‌شناس آلمانی، مقاله‌ای درباره پائولینلا کروماتوفورا، آمیبی که او کشف کرد، و یافتن سلول‌های گیاهی درون آمیب نوشت. دارای دو پلاستید بزرگ به شکل سوسیس به نام کروماتوفور است که فتوسنتز را تسهیل می کند.لاتربورن پیشنهاد کرد که این می تواند نشان دهنده همزیستی، یا همکاری دو سلول باشد، و این کشف به توسعه نظریه درون همزیستی کمک کرد.
با این حال، برای دهه‌ها پس از آن، دانشمندان نتوانستند سلول‌های پائولینلا را از محیط بیابند یا کشت دهند. اما حدود 20 سال پیش، یک دانشمند آلمانی به نام مایکل ملکونیان، که باتاچاریا با او کار می کرد، توانست یک ایزوله آمیب را به دست آورد و آن را در کلن آلمان کشت داد. در همین حال، علم ژنومیک در سال‌های اخیر بهبود یافته است و به محققان اجازه می‌دهد اسرار پائولینلا را حل کنند.
در مطالعه جدید، دانشمندان به رهبری اوا نواک، پائولینلا را بررسی کردند تا قوانین تکامل ژنومی را بیاموزند که به فتوسنتز اجازه می دهد تا پابرجا و شکوفا شود. قوانین را می توان آشکار کرد زیرا اندوسیمبیوز پائولینلا 100 میلیون سال پیش با استفاده از همان فرآیندی که حدود 1.5 میلیارد سال پیش آشکار شد، اتفاق افتاد.
با استفاده از این مدل منحصر به فرد، محققان یک سوال مهم در مورد همزیستی درونی که سال ها دانشمندان را درگیر کرده بود، پرسیدند.مدت‌هاست که مشخص شده است که سلول‌هایی که در داخل سلول‌های دیگر نگهداری می‌شوند دیگر نمی‌توانند DNA را با گونه‌های خود به اشتراک بگذارند و تمایل به ایجاد جهش‌های زیادی در ژنوم خود دارند که منجر به نابودی آنها می‌شود.
این فرآیند پوسیدگی جغجغه مولر نامیده می شود. پس چگونه پلاستید اسیر شده پس از میلیون‌ها سال زندان از ضامن دار فرار کرد؟ تجزیه و تحلیل داده های ژنومی پائولینلا نشان داد که هر بار که یک ژن را از دست می داد، آمیب آن را با ژن دیگری با همان عملکرد باکتری جایگزین می کرد.
"بهاتاچاریا گفت:"تکامل می تواند راهی پیدا کند، در این مورد با حل مشکل ژن های شکسته با جمع آوری ژن های جایگزین از محیط." "چه کسی می داند، در 100 میلیون سال یا بیشتر، فرزندان پائولینلا ممکن است به گیاهان غالب روی سیاره ما تبدیل شوند."
نویسندگان مطالعه عبارتند از Nowack از مؤسسه علوم کارنگی در استنفورد، کالیفرنیا، و دانشگاه هاینریش-هاینه-دانشگاه دوسلدورف در آلمان. قیمت و باتاچاریا; آنا سینگر از دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف؛ مایکل ملکونیان از دانشگاه کولن آلمان؛ و آرتور آر.گراسمن مؤسسه علوم کارنگی.
"بهاتاچاریا گفت:" واقعاً قابل توجه است که مقاله ای که 120 سال پیش در مجله ای نوشته شده بود، اساس این مطالعه را پایه گذاری کرد. بسیار نادر است که گونه‌ای که یافتن و کشت آن بسیار سخت است، نقش مهمی در درک فرآیندهای اساسی در سلول‌ها ایفا کند.»
