Znaleziono glony, które zjadają inne glony

W świecie mikroorganizmów zachodzą fascynujące procesy ewolucyjne, często niewidoczne dla ludzkiego oka. Naukowcy dokonali przełomowego odkrycia dotyczącego okrzemek z rodzaju Nitzschia, które zrewolucjonizowało nasze rozumienie adaptacji ewolucyjnych. Te mikroskopijne glony dokonały czegoś, co wydawało się niemożliwe – całkowicie porzuciły fotosyntezę i przeszły na alternatywny sposób pozyskiwania energii.

Badacze odkryli, że wybrane gatunki Nitzschia utraciły chlorofil – pigment niezbędny do przeprowadzania fotosyntezy – i zamiast tego zaczęły żywić się węglowodanami obecnymi w wodorostach oraz rozkładających się roślinach. Ta radykalna zmiana w sposobie odżywiania była możliwa dzięki niezwykłemu przypadkowi transferu genów.

Aby lepiej zrozumieć ten fenomen, zespół naukowców przeprowadził sekwencjonowanie genomu okrzemki Nitzschia sing1. Wyniki badań, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie PLOS Biology, ujawniły obecność specyficznego genu kodującego enzym rozkładający alginian – złożony polimer węglowy, który stanowi główny składnik ścian komórkowych brunatnic.

Co najbardziej fascynujące, odkryty gen nie był oryginalnie częścią genomu okrzemek. Analiza wykazała, że pochodzi on od bakterii morskiej i został przejęty przez przodka Nitzschia w procesie znanym jako horyzontalny transfer genów. Po integracji z genomem okrzemki, gen uległ licznym duplikacjom i mutacjom, co doprowadziło do wykształcenia nowych funkcji enzymatycznych.

Dzięki tym ewolucyjnym innowacjom, Nitzschia zyskała zdolność efektywnego rozkładania alginianu i wykorzystywania go jako głównego źródła węgla. To pozwoliło tym glonom całkowicie uniezależnić się od światła słonecznego i zająć zupełnie nową niszę ekologiczną – życie na powierzchni innych wodorostów w dynamicznych strefach pływów.

Co ciekawe, badania wykazały również, że nie wszystkie niepigmentowane okrzemki z rodzaju Nitzschia posiadają ten sam mechanizm absorpcji węgla. Sugeruje to istnienie alternatywnych strategii odżywiania w obrębie tego samego rodzaju. Naukowcy planują kontynuować badania poprzez zbieranie i analizowanie kolejnych próbek Nitzschia z różnych środowisk, aby dogłębniej poznać ich metabolizm oraz zrozumieć rolę, jaką odgrywają w obiegu węgla w ekosystemach przybrzeżnych.

Odkrycie to ma ogromne znaczenie nie tylko dla biologii mikroorganizmów, ale również dla szerszego rozumienia procesów ewolucyjnych. Pokazuje ono elastyczność życia i zdolność organizmów do radykalnej zmiany metabolizmu w odpowiedzi na presję środowiska. Przejście od fotosyntezy do heterotroficznego stylu życia jest jednym z najbardziej dramatycznych przykładów adaptacji ewolucyjnej zaobserwowanej u eukariontów.

Badania nad okrzemkami Nitzschia rzucają nowe światło na mechanizmy, które pozwalają gatunkom przystosowywać się do zmieniających się warunków i zajmować nowe nisze ekologiczne. Mogą one również dostarczyć cennych wskazówek dotyczących potencjalnych ścieżek ewolucyjnych innych organizmów w obliczu zmieniającego się klimatu i środowiska.