Bithshintéis de próitéiní agus aigéad núicléach a cheangal ar nítrigin níl nítrigin atmaisféarach ar fáil do eocáireití do shintéis orgánach. Níl ach cúpla prokaryotes (mar shampla cianobacteria, clostridia, archaea srl) go bhfuil an cumas a shocrú ar an nítrigin mhóilíneach ar fáil go flúirseach sa atmaisféar. Roinnt fosúchán nítrigine baictéir cónaí taobh istigh de chealla eocaryotic i ndáil siombóiseach mar endosymbionts. Mar shampla, an cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) is endosymbiont de na miocrailgí aoncheallacha Braarudosphaera bigelowii i gcórais mhuirí. Ceaptar go raibh ról ríthábhachtach ag an bhfeiniméan nádúrtha seo in éabhlóid eocaryotic cill mitochondria organelles agus clóraplastaí trí bhaictéir ion-symbiotic a chomhtháthú leis an gcill eocaryotic. I staidéar a foilsíodh le déanaí, fuair taighdeoirí go raibh na cyanobacteria “UCYN-A” a bhí comhtháite go dlúth leis na miocralgaí eucaryotic Braarudosphaera bigelowii agus d'fhás sé ó ion-symbiont go dtí orgánail cille eocaryotic a shocraíonn nítrigine darb ainm nítroplast. Rinne sé seo microalgae Braarudosphaera bigelowii an chéad eukaryote fosaithe nítrigine ar eolas. Tá an fhionnachtain seo tar éis an fheidhm a bhaineann le fosúchán nítrigine atmaisféarach a mhéadú ó phrócairéití go dtí eucairéití.
Is feiniméan nádúrtha coiteann é symbiosis ie orgánaigh de speicis éagsúla a roinneann gnáthóg agus a chónaíonn le chéile. Féadfaidh na comhpháirtithe sa chaidreamh siombóiseach leas a bhaint as a chéile (frithpháirteachas), nó d’fhéadfadh go mbainfeadh duine amháin leas as agus go bhfanann an duine eile gan tionchar (commensalism) nó go mbaineann duine amháin leas as agus go ndéantar dochar don duine eile (seadánachas). Tugtar endosymbiosis ar an ngaol siombóiseach nuair a chónaíonn orgánach amháin taobh istigh den cheann eile, mar shampla, cill prócarótach a chónaíonn taobh istigh de chill eucaryotic. I gcás den sórt sin, tugtar endosymbiont ar an gcill prócarótach.
Bhí ról ríthábhachtach ag endosymiosis (ie, inmheánú prokaryotes ag cill eucaryotic sinsear) in éabhlóid mitochondria agus clóraplastaí, tréith na gceall-organelles de chealla eocaryotic níos casta, rud a chuir le iomadú foirmeacha beatha eucaryotic. Ceaptar gur tháinig próitéobaictéar aeróbach isteach i gcill eocaryotic sinsear chun bheith ina iontaisiombailt ag am a raibh an timpeallacht ag éirí níos saibhre ocsaigine. Mar gheall ar chumas an phróitéobaictéar endosymbiont ocsaigin a úsáid chun fuinneamh a dhéanamh, d'éirigh leis an eucaryote óstach dul chun cinn sa timpeallacht nua agus chuaigh na eocaryotes eile in éag mar gheall ar bhrú roghnúcháin diúltach a chuir an timpeallacht nua saibhir ocsaigine i bhfeidhm. Faoi dheireadh, comhtháthaíodh an proteobacterium leis an gcóras óstach chun bheith ina mitochondrion. Ar an dul céanna, chuaigh roinnt cianbhaictéir fótaisintéiseach isteach in eocariotáití na sinsear chun bheith ina n-endosymbiont. In am trátha, chomhshamhlaigh siad leis an gcóras óstaigh eucaryotic chun bheith ina chloroplasts. Fuair eukaryotes le clóraplastaí an cumas carbón atmaisféarach a shocrú agus rinneadh uathtróf orthu. Ba bhuaicphointe i stair na beatha ar domhan é éabhlóid na n-eocariotáití fosaithe carbóin ó na hEócáirteanna sinsear.
Tá gá le nítrigin le haghaidh sintéis orgánach de phróitéiní agus d’aigéid núicléacha ach níl an cumas chun nítrigin atmaisféarach a shocrú teoranta ach do roinnt prócaryot (cosúil le roinnt cianobacteria, clostridia, archaea srl). Ní féidir le haon eukaryotes aitheanta nítrigin atmaisféarach a shocrú go neamhspleách. Feictear sa nádúr caidreamh comhthiomsaitheach idir prócairéití fosaithe nítrigine agus eocairítí fosaithe carbóin a dteastaíonn nítrigin uathu le fás. Sampla amháin den sórt sin is ea an chomhpháirtíocht idir an cianobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) agus na micreaalgaí aoncheallacha Braarudosphaera bigelowii i gcórais mhuirí.
I staidéar le déanaí, rinneadh imscrúdú ar an ngaolmhaireacht endosymbiotic idir an cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) agus an microalgae unicellular Braarudosphaera bigelowii ag baint úsáide as tomagrafaíocht x-ghathach bog. Léirigh léirshamhlú ar mhoirfeolaíocht na gceall agus deighilt na n-alga timthriall cille comhordaithe inar roinneadh an chianóbaictéar endosymbiont go cothrom díreach ar an mbealach a roinneann clóraplasta agus miteachondria i deighilt eocaryote le linn cille-roinnt. Léirigh staidéar ar phróitéiní a bhí páirteach sna gníomhaíochtaí ceallacha go raibh codán mór díobh ionchódaithe ag géanóm algaí. Áiríodh leis seo próitéiní atá riachtanach le haghaidh bithsintéise, fás cille, agus roinnt. Tugann na torthaí seo le fios go raibh an chianóbaictéar endosymbiont comhtháite go dlúth leis an gcóras cille óstach agus gur aistrigh sé ó endosymbiont go orgánail iomlán den chill óstaigh. Mar thoradh air sin, fuair an chill algach óstaigh an cumas nítrigin atmaisféarach a shocrú le haghaidh sintéis próitéiní agus aigéid núicléacha a theastaíonn le haghaidh fáis. Tá an organelle nua ainmnithe nitroplast mar gheall ar a chumas socraithe nítrigine.
Déanann sé seo an microalgae unicellular Braarudosphaera bigelowii an chéad eukaryote fosaithe nítrigine.D'fhéadfadh impleachtaí a bheith ag an bhforbairt seo do talmhaíocht agus tionscal leasacháin cheimiceach san fhadtréimhse.
***
Tagairtí:
- Comhail, TH et al. 2024. Organelle fosaithe nítrigine in alga mara. Eolaíocht. 11 Aibreán 2024. Imleabhar 384, Eagrán 6692 lgh. 217-222. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075
- Massana R., 2024. An nitroplast: A orgánaile fosaithe nítrigine. EOLAÍOCHT. 11 Aibreán 2024. Imleabhar 384, Eagrán 6692. lgh 160-161. 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}