Революционное открытие в биологии: первый органелл, фиксирующий азот

Международная группа ученых во главе с исследователями из Университета Калифорнии в Санта-Крусе и Берлинской клиники Charité совершила прорыв в понимании процессов фиксации азота. Ученые описали первый известный случай нитропласта — органелла внутри эукариотической клетки, способного фиксировать азот. Это открытие, опубликованное в журнале Nature и Science, изменяет традиционные представления о том, кто и как может утилизировать атмосферный азот.

Исследование началось с загадочной находки Джонатана Зера, профессора морских наук в UC Santa Cruz, который в 1998 году обнаружил ДНК неизвестной азотфиксирующей цианобактерии в воде Тихого океана. Проект получил развитие благодаря усилиям Киоко Хагино, палеонтолога из Университета Кочи в Японии, которая вырастила морскую водоросль, оказавшуюся хозяином для UCYN-A.

Со временем ученые пришли к выводу, что UCYN-A превратилась из эндосимбионта в полноценный органелл. Новооткрытый нитропласт представляет собой четвертый известный пример первичной эндосимбиоза — процесса, при котором прокариотическая клетка поглощается эукариотической и превращается в органелл. Этот процесс ранее приводил к появлению таких органеллов, как митохондрии и хлоропласты, которые стали основой для развития сложной жизни на Земле.

Исследователи установили, что UCYN-A синхронизирует свой рост с ростом водорослей хозяев и унаследована подобно другим органеллам. Они также показали, что UCYN-A получает белки от клеток-хозяев, что является одним из признаков трансформации эндосимбионта в органелл. Эти белки заполняют пробелы в метаболических путях UCYN-A, делая ее функционирование возможным.

Открытие нитропласта не только предоставляет новое понимание процессов фиксации азота, но и может кардинально изменить подходы в сельском хозяйстве, позволяя разрабатывать методы внедрения естественной фиксации азота в культурные растения, что может снизить зависимость от аммиачных удобрений и уменьшить выбросы углекислого газа. Это открытие, показывающее совершенно новую перспективу на органеллогенез, обязательно войдет в учебники и станет основой для дальнейших исследований в области биологии и экологии океана.