Chloroplast jako nákupní taška

Už dlouho se považuje za prokázané, že specializované organely v cytoplazmě rostlinných buněk – plastidy – vznikly velmi dávno začleněním (endosymbiózou) fotosyntetizující bezjaderné (prokaryontní) buňky do buňky s jádrem (eukaryontní). V posledních letech převládl názor, že tyto rostlinné organely pocházejí od jediného předka, byť u některých řas (nikoli u vyšších rostlin) jsou známy plastidy, které se do hostitele dostaly dodatečně (vznikly sekundární endosymbiózou, při které byla endosymbiontem eukaryontní fotosyntetizující buňka). V nedávné době byl ale aspoň v jednom případě pozorován nový primární vznik plastidu nitrobuněčnou symbiózou (viz Vesmír 85, 386, 2006).

Letos přišla skupina britských, novozélandských a australských biologů s odlišným modelem vzniku plastidů, které přirovnávají k postupně naplňované nákupní tašce. Tito autoři kriticky hodnotili různé molekulárněbiologické i biochemické doklady původu plastidů (jak z jednoho, tak z více předků). Problematika je plná nesrovnalostí, autoři však nabízejí jednoduché, a přitom logické objasnění. Dospěli k závěru, že endosymbiotický předek dnešních plastidů nebyl prvním fotosyntetizujícím bezjaderným jedno buněčným organizmem (prokaryontem) zachyceným v průběhu evoluce jaderným organizmem (eukaryontem), živícím se rozkladem organických látek (heterotrofně). Nejspíš byly nějaké jiné fotosyntetizující organizmy dočasně zachycovány už předtím. Některé asi eukaryotická buňka strávila hned, jiné se před rozpuštěním v hostitelské buňce stačily několikrát rozdělit. Fragmenty jejich DNA se náhodně dostaly do jádra hostitelské buňky, kde mohly v jejím potomstvu přetrvávat až miliony let. Když později došlo k endosymbiotickému vzniku plastidu, uplatnily se i tyto kousky DNA při kódování bílkovin, dopravovaných do vznikajícího plastidu. Při přeměně samostatně žijícího organizmu v endosymbionta totiž dochází k přenosu většiny jeho genů (úseků DNA) do buněčného jádra hostitele a cytoplazma hostitele posléze zásobuje endosymbionta většinou jeho bílkovin.

Dnešní plastid, třeba chloroplast v buňce listu, lze tedy přirovnat k nákupní tašce, která je tvořena obalovými membránami „úspěšného“ endosymbionta, ale vedle jeho bílkovin obsahuje i zbytky „zboží z jiných obchodů“, tedy bílkoviny jeho dávných neúspěšných předchůdců. Dnešní primární plastidy zkrátka nejspíš nejsou odvozeny od jediného endosymbionta, ale jsou to „polysymbionti“. Autoři modelu se chtějí touto tematikou zabývat i nadále, chystají se mimo jiné studovat také plastidy vzniklé sekundárně či terciárně, neboť při jejich vzniku mohly probíhat obdobné procesy. (Philosophical Transactions of the Royal Society B 363, 2675–2685, 2008)