Vidíme nový vznik primárního plastidu?

Loni uplynulo sto let od uveřejnění práce K. S. Merežkovského o původu specializovaných fotosyntetizujících organel – plastidů – u rostlin, kterou většina biologů považuje za prvopočátek endosymbiotické teorie (viz Vesmír 78, 208, 1999/4). Ta dnes představuje všeobecně uznávaný výklad vzniku eukaryotické buňky. Fotosyntetizující buněčné organely jsou potomky organizmů příbuzných současným sinicím (Cyanobacteria). Chloroplasty všech zelených rostlin (řas i vyšších rostlin) a také plastidy starobylých skupin řas Rhodophyta a Glaucophyta jsou zřejmě jejich přímými potomky – jsou to primární plastidy. Mnohé další skupiny řas mají plastidy sekundární, ba i terciární. Poté, co ztratily svoje původní plastidy, a tím i dosavadní soběstačný (autotrofní) způsob obživy, získaly nové, tentokrát už eukaryotické fotosyntetizující endosymbionty z uvedených tří skupin.

Jak uvádějí Naiara Rodríguez-Ezpeleta a Hervé Philippe z univerzity v Montrealu (Current Biology 16, 53–56, 2006), primární plastidy musely zhruba před půldruhou miliardou let vznikat postupně, v několika krocích. Na počátku byl heterotrofní eukaryont, který pohlcoval předky dnešních sinic a živil se jimi. V druhém kroku se eukaryont naučil ve své buňce buňku sinice „dočasně“ zadržet a využívat ji – udělal si z ní endosymbionta. V třetím kroku již kolem pohlcené buňky zmizela hostitelova membrána a dělení buňky sinice se sladilo s dělením buňky hostitelské. Postupně se pak většina genů pohlcené sinice přenesla do hostitelova buněčného jádra, tudíž se bílkoviny kódované jádrem musely stěhovat z hostitelovy cytoplazmy do pohlcené buňky – a primární plastid byl na světě!

Již před časem byly nalezeny „živé zkameněliny“ svědčící o prvních dvou krocích. Loni Birger Marin, Eva Nowack a Michael Melkonian z Univerzity v Kolíně nad Rýnem (Protist 156, 425–432, 2005) našli fotosyntetizující sladkovodní amébu Paulinella chromatophora, jež dosvědčuje ten třetí krok. Její buňka, dlouhá asi dvacet tisícin milimetru, obsahuje jedno nebo dvě fotosyntetizující tělíska, která se dělí synchronně s hostitelskou buňkou. B. Marin a jeho kolegové vyloučili možnost, že by tyto fotosyntetické organely mohly být odvozeny sekundárně od některé z řas ze skupiny Glaucophyta (i když se jejich plastidům podobají). Je však známo, že blízce příbuzná Paulinella ovalis pohlcuje sinice rodu Synechococcus a živí se jimi. Proto Marin a jeho spolupracovníci analyzovali sekvence genů DNA pro ribozomální RNA fotosyntetických organel Paulinella chromatophora a zjistili, že jejich genom je blízce příbuzný genomu sinic rodů Synechococcus a Prochlorococcus. Příroda nám zde tedy zřejmě ukazuje to, co poprvé uskutečnila před stamiliony let: vznik plastidu primární endosymbiózou.