-ren biosintesia proteinak azido nukleikoa behar nitrogeno hala ere, nitrogeno atmosferikoa ez dago eskuragarri eukariotoetan sintesi organikorako. Prokarioto gutxi batzuk (adibidez zianobakterioak, klostridioak, arkeoak eta abar) eskuragarri dagoen nitrogeno molekularra finkatzeko gaitasuna dute giroa. Nitrogeno finkatzaile batzuk bakterioak zelula eukariotoen barnean bizi dira harreman sinbiotikoan endosinbionte gisa. Adibidez, zianobakterioak Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) zelulabakarren mikroalgen endosinbiontea da Braarudosphaera bigelowii itsas sistemetan. Fenomeno natural horrek eukariotoen eboluzioan funtsezko papera izan duela uste da zelula organulu mitokondrioak eta kloroplastoak bakterio endosinbiotikoak zelula eukariotoan integratzearen bidez. Duela gutxi argitaratutako ikerketa batean, ikertzaileek aurkitu zuten zianobakterioak "UCYN-A” mikroalga eukariotoekin oso integratuta zegoen Braarudosphaera bigelowii eta endosinbionte batetik nitroplasto izeneko zelula eukariotoen organulu izatera eboluzionatu zen. Honek mikroalgak sortu zituen Braarudosphaera bigelowii ezagutzen den lehen eukariotoa nitrogeno finkatzailea. Aurkikuntza honek nitrogeno atmosferikoaren finkapenaren funtzioa hedatu du prokariotoetatik eukariotoetara.
Sinbiosia, hau da, espezie ezberdinetako organismoak habitata partekatzen eta elkarrekin bizitzen dira, ohiko fenomeno naturala da. Harreman sinbiotikoko kideek elkarrengandik etekina atera dezakete (mutualismoa), edo batek onura egin dezake besteak kaltetu gabe jarraitzen duen bitartean (komensalismoa) edo batek besteari kalte egiten dion bitartean (parasitismoa). Erlazio sinbiotikoari endosinbiosi deritzo organismo bat bestearen barruan bizi denean, adibidez, zelula eukarioto baten barruan bizi den zelula prokarioto bat. Zelula prokariotoari, halako egoeran, endosinbionte deitzen zaio.
Endosinbiosiak (hau da, arbasoen zelula eukarioto batek prokariotoak barneratzea) zeregin erabakigarria izan zuen mitokondrioen eta kloroplastoen eboluzioan, zelula eukarioto konplexuagoen ezaugarri diren zelula-organuloak, bizi-forma eukariotoen ugalketan lagundu baitzuten. Proteobacterium aerobio bat arbasoen zelula eukariotoetan sartu zela uste da endosinbionte bihurtzeko, ingurunea gero eta oxigeno gehiago ari zenean. Proteobacterium endosinbionteak energia sortzeko oxigenoa erabiltzeko gaitasunari esker, ostalari eukariotoa ingurune berrian hazten joan zen, beste eukariotoak desagertu ziren bitartean oxigenoan aberatsa den ingurune berriak ezarritako hautapen negatiboaren presioagatik. Azkenean, proteobacterium ostalariaren sistemarekin integratu zen mitokondrio bihurtuz. Era berean, fotosintesi egiten duten zianobakterio batzuk arbasoen eukariotoetan sartu ziren endosinbionte bihurtzeko. Bere garaian, ostalari-sistema eukariotoarekin asimilatu ziren kloroplasto bihurtzeko. Kloroplastoak zituzten eukariotoek karbono atmosferikoa finkatzeko gaitasuna lortu zuten eta autotrofo bihurtu ziren. Karbonoa finkatzen duten eukariotoen eboluzioa arbasoetako eukariotoetatik inflexio-puntua izan zen lurreko bizitzaren historian.
Proteinen eta azido nukleikoen sintesi organikorako nitrogenoa beharrezkoa da, baina nitrogeno atmosferikoa finkatzeko gaitasuna prokarioto gutxi batzuetara mugatzen da (adibidez, zianobakterio batzuk, klostridioak, arkeoak eta abar). Ezagutzen diren eukariotoek ezin dute atmosferako nitrogenoa modu independentean finkatu. Nitrogenoa finkatzen duten prokariotoen eta hazteko nitrogenoa behar duten karbonoa finkatzen duten eukariotoen arteko erlazio endosinbiotiko mutualistak ikusten dira naturan. Halako adibide bat da Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) zianobakterioaren eta Braarudosphaera bigelowii mikroalgaren zelulabakarren arteko lankidetza itsas sistemetan.
Berriki egindako ikerketa batean, Candidatus Atelocyanobacterium thalassa zianobakterioaren (UCYN-A) eta Braarudosphaera bigelowii mikroalga zelulabakarraren arteko erlazio endosinbiotikoa ikertu zen X izpien tomografia bigunak erabiliz. Zelulen morfologiaren eta algaren zatiketaren bistaratzeak zelula-ziklo koordinatua agerian utzi zuen, non zianobakterio endosinbionteak berdin banatzen ziren eukarioto bateko kloroplastoak eta mitokondrioak zatiketa zelularrean banatzen ziren moduan. Zelularen jardueran parte hartzen duten proteinen azterketak agerian utzi zuen haien zati handi bat algen genomak kodetzen zuela. Honek biosintesirako, zelulen hazkuntzarako eta zatitzeko ezinbesteko proteinak barne hartzen zituen. Aurkikuntza hauek iradokitzen dute zianobakterio endosinbiontea sistema ostalariaren zelula-sisteman oso integratuta zegoela eta endosinbionte batetik zelula ostalariaren organulu oso batera igaro zela. Ondorioz, ostalari-alga-zelulak nitrogeno atmosferikoa finkatzeko gaitasuna lortu zuen hazteko beharrezkoak diren proteinak eta azido nukleikoak sintetizatzeko. Organulu berriari izena ematen zaio nitroplastoa nitrogenoa finkatzeko duen gaitasunagatik.
Horrek mikroalgak zelulabakarrak sortzen ditu Braarudosphaera bigelowii nitrogeno finkatzaileen lehen eukariotoa.Garapen honek ondorioak izan ditzake nekazaritza eta ongarri kimikoen industria epe luzera.
***
References:
- Coale, TH et al. 2024. Nitrogenoa finkatzeko organulua itsas alga batean. Zientzia. 11ko apirilak 2024. 384. liburukia, 6692. alea 217-222 orr. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075
- Massana R., 2024. Nitroplastoa: nitrogenoa finkatzen duen organulua. ZIENTZIA. 11ko apirilaren 2024. 384. liburukia, 6692. alea. 160-161 orr. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571
***
 have the ability to fix the molecular nitrogen abundantly available in the atmosphere. Some nitrogen-fixing bacteria live inside eukaryotic cells in symbiotic relation as endosymbionts. For example, the cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) is an endosymbiont of the of the unicellular microalgae Braarudosphaera bigelowii in marine systems. Such natural phenomenon is thought to have played a crucial role in evolution of eukaryotic cell organelles mitochondria and chloroplasts through integration of endosymbiotic bacteria to the eukaryotic cell. In a recently published study, researchers found that the cyanobacteria UCYN-A had closely integrated with the eukaryotic microalgae Braarudosphaera bigelowii and evolved from an endosymbiont to nitrogen-fixing eukaryotic cell organelle called nitroplast. This made microalgae Braarudosphaera bigelowii the first known nitrogen-fixing eukaryote and expanded the function of fixation of atmospheric nitrogen from prokaryotes to eukaryotes.){kind=link}