Zvláštní baktérie z jezera v poušti Gobi se v průběhu miliard let naučila využívat ke svému životu sluneční záření, ačkoliv tuto schopnost původně neměla. Mezinárodnímu vědeckému týmu v čele s českými mikrobiology se nyní podařilo popsat unikátní aparát, který něco takové umožňuje. Objev, zveřejněný v prestižním časopise Science Advances, otevírá cestu k využití fotosyntézy i pro organismy, které sluneční světlo neumějí zpracovat.
Představme si organismus, který se živí například rostlinnými zbytky nebo jinými živočichy a pak o svou potravu postupně přichází. Musí jako druh kvůli nedostatku potravy nutně vyhynout? Nemusí. Příklad unikátních baktérií z pouště Gobi znovu dokazuje, že živé organismy mají často neuvěřitelné možnosti adaptace na vnější podmínky. A to včetně „změny jídelníčku“ z organických živin na sluneční energii.
S velkou mírou nadsázky by se takový proces dal přirovnat k tomu, jako kdyby například vlkům, neschopným ulovit dostatek zvěře, začaly na hřbetě růst zelené listy. A vlk by tak místo ze živočišné stravy získával energii ze Slunce. Je to možné? I když v případě savců se jedná o příliš velkou nadsázku, u bakterií, jak dokazuje již zmiňovaný objev za účasti jihočeských vědců, se o žádné „science fiction“ nejedná.
Bakterie, náležící do téměř neznámého rodu Gemmatimonas, objevili v roce 2014 vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni. Nalezli je v jezeře Tiān é hú (Labutí jezero) v severočínském Vnitřním Mongolsku v poušti Gobi. Na rozdíl od svých příbuzných obsahovaly modrozelené barvivo bakteriochlorofyl, což naznačovalo, že jsou schopné využívat ke svému životu sluneční světlo.
Týmu složenému z výzkumníků z Mikrobiologického ústavu AV ČR, Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Univerzity v Shefieldu, společnosti ThermoFisher Scientific z Cambridge a dalších zahraničních pracovišť se nyní podařilo popsat, jak je „světlosběrný aparát“ těchto nezvyklých bakterií sestaven. Objev může mít i velmi zajímavé praktické využití pro dnešní dobu.
K výzkumu baktérií rodu Gemmatimonasvědci využili moderní techniku elektronové kryomikroskopie, při níž je vzorek extrémně rychle ochlazen na teplotu minus 200 oC. Kolem biologických struktur se vytvoří sklu podobná vrstvička ledu o tloušťce tisíckrát menší, než je lidský vlas. „Zmražení je tak rychlé, že veškeré struktury zůstanou nepoškozené, a navíc je možné s nimi pracovat až několik hodin. To umožní rozlišit dokonce až jednotlivé molekuly i ve velmi komplikovaných biologických strukturách,“ uvedl Michal Koblížek.
Ještě zajímavější je fakt, že rod Gemmatimonas původně schopnost fotosyntézy vůbec neměl. Sluneční energii k životu nijak nevyužíval a živil se stejně jako další druhy baktérií běžnými živinami. Jak se tedy mohl najednou v jezeře uprostřed pouště přeorientovat na „světlo“?
„Zjistili jsme, že bakterie rodu Gemmatimonas získaly všechny potřebné geny takzvaným horizontálním přenosem od cizích, nepříbuzných kmenů bakterií,“ řekl portálu „sciencezoom“ Michal Koblížek .
Co to znamená? Podle Michala Koblížka prostě baktérie, které z nějakého důvodu přicházely o svou tradiční „potravu“, dokázaly získat geny od baktérií, které udržovala při životě sluneční energie. Proces to byl dlouhodobý, ale nakonec úspěšný.
Baktérie, která původně vůbec neměla světlosběrný aparát, se změnila v bakterii fototrofní. To jí umožnilo přežít i v prostředí, ve kterém by se dříve neuživila.
Schopnost takové genetické přeměny může podle Michala Koblížka nalézt praktické využití v tzv. syntetické biologii. „Pokud by se podařilo zopakovat přenos fotosyntetických genů v laboratoři, bylo by možné naučit využívat energii světla i další organismy,“ uvedl Koblížek. To, co přírodě trvalo miliardy let, tedy horizontální přenos genů z jednoho druhu baktérií na druhý, by totiž vědci za současných možností vědy a techniky mohli teoreticky dokázat během velmi krátké doby. A přeměna baktérií na fototropní by pak mohla být (opět čistě teoreticky) využitá například v zemědělství a výživě rostlin.
