• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Sekwencja genomu alg morskich zatrzymujących węgiel staje się faktem dokonanym

    17.10.2008. 17:22
    opublikowane przez: Krzysztof Pawlaczek

    W ramach badań prowadzonych przez naukowców francuskich i amerykańskich dokonano sekwencjonowania genomu okrzemka Phaeodactylum tricornutum, mikroskopowego glonu, który rozwija się w oceanach i zatrzymuje węgiel z atmosfery. Okrzemki to niezbędny składnik oceanicznych biotopów obniżających zawartość dwutlenku węgla, wytwarzające około 20% tlenu, którym oddychamy. Badanie to znacznie pogłębiło wiedzę na temat ich funkcjonowania. Wyniki, które opublikowano w elektronicznym wydaniu czasopisma Nature, są owocem międzynarodowej współpracy finansowanej częściowo przez unijny Szósty Program Ramowy (6PR).

    Okrzemki to organizmy fotosyntetyczne, żyjące w wodach morskich i słodkich. Są obecne na Ziemi od około 180 mln lat i dzisiaj żyją na naszej planecie setki tysięcy gatunków okrzemek. Podczas badań porównano sekwencję genomu Phaeodactylum tricornutum, okrzemki którą można łatwo wyhodować w laboratorium, z niedawno opisanym genomem innej okrzemki.

    Struktura dwóch przypadków okazała się znacząco odmienna - 40% genów było innych. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że w genomach obydwu gatunków okrzemek obecne są setki genów bakterii.

    To właśnie owe geny bakteryjne posiadane przez okrzemki mogą przyczyniać się do ich sukcesu, zwiększając ich zdolność do postrzegania sygnałów środowiskowych i metabolizowania węgla organicznego i azotu. Niektóre z tych genów bakteryjnych mogą być odpowiedzialne za pewne składniki ściany komórkowej, a inne za "niekonwencjonalne mechanizmy replikacji, naprawy i przebudowy DNA". Wedle raportu z badań, "odkrycia te w dużej mierze wyjaśniają niespotykaną różnorodność i ekspansję okrzemek w dzisiejszych morzach i oceanach".

    Autor naczelny Chris Bowler z Ecole Normale Superieure we Francji wyjaśnia: "Organizmy te to istny tygiel cech genetycznych - hybryda mechanizmów genetycznych pochodzących od przodków roślinnych, zwierzęcych i bakteryjnych, zoptymalizowana w stosunkowo krótkim dla ewolucji okresie 180 mln lat od pierwszego pojawienia się."

    Badanie pokazało, że transfer genów pomiędzy okrzemkami a innymi organizmami jest bardzo częstym zjawiskiem w środowisku morskim, sprawiając, że okrzemki stają się "transgeniczne z natury". Na przykład, okrzemki odziedziczyły zdolność fotosyntezy po roślinach oraz zdolność przetwarzania mocznika - po zwierzętach (choć w odróżnieniu od nich okrzemki używają mocznika do przechowywania azotu, a nie do pozbywania się go). Naukowcy wyrazili przekonanie, że ten transfer genów był głównym motorem ewolucji okrzemek.

    Pytaniem zasadniczym jest, czy organizmy zatrzymujące węgiel poradzą sobie ze zmianą klimatu. Odkrycie selektywnego przejmowania przez okrzemki materiału genetycznego od innych organizmów pozwala o wiele lepiej zrozumieć spektakularną i szybką dywersyfikację okrzemek, ale sporo jeszcze pozostaje do wyjaśnienia.

    Zespół skoncentruje się teraz na roli żelaza w hamowaniu fotosyntezy i przyswajaniu azotu. Według teorii dr Bowlera, ponieważ okrzemki zatrzymują dwutlenek węgla tak skutecznie i ponieważ żelazo jest tak cenne w środowisku morskim, jedna ze strategii może polegać na wykorzystywaniu żelaza do wywoływania intensywnego kwitnienia okrzemek. "Kiedy już się nasycą - wyjaśnia - waga skorupek krzemowych przypominających szkło sprawia, że okrzemki spadają na samo dno morza, gdzie umierają, a węgiel który zasymilowały pozostaje tam uwięziony na tysiące lat."

    "Oddzielając węgiel w ten sposób moglibyśmy naprawić szkody spowodowane spalaniem paliw kopalnych" - powiedział.

    W projekcie brało udział 10 krajów i był on finansowany częściowo z unijnych projektów DIATOMICS i "Genomika morska".

    Więcej informacji:

    Nature:
    http://www.nature.com/nature

    Sieć Doskonałości - Genomika morska:
    http://www.marine-genomics-europe.org/index.php

    DIATOMICS:
    http://www.biologie.ens.fr/diatomics/

    Artykuł z serwisu CORDIS
    Źródło danych: Nature; Ministerstwo Energetyki USA
    Referencje dokumentu: Bowler C., et al. (2008). Genom Phaeodactylum ujawnia historię ewolucji genomów okrzemek. Nature. Publikacja internetowa z dnia 15 października; DOI: 10.1038/nature07410.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Diatoma polonica – gatunek okrzemek występujących w wodach płynących. Opisany w roku 2014 na podstawie okazów pochodzących z karpackich rzek dorzecza Wisły. Diatoma – rodzaj okrzemek z grupy Fragilariphyceae. Rodzaj jest stosunkowo mało liczny w gatunki, a niektóre z nich mogą mieć dużą rozpiętość cech diagnostycznych. Muł okrzemkowy (diatomitowy) – głębokomorski eupelagiczny osad strefy abysalnej, złożony głównie ze skorupek jednokomórkowych glonów- okrzemek (Diatomeae). Ma postać żółtoszarego klejowatego osadu, po wyschnięciu biały. Zawiera organizmy wapienne oraz znaczną domieszkę materiału terygenicznego. Tworzy się w morzach chłodnych o niewielkim zasoleniu.

    Ziemia okrzemkowa (ziemia diatomowa, diatomit) – skały organogeniczne utworzone głównie z pancerzyków glonów jednokomórkowych - okrzemek. Fragilariowate (Fragilariaceae Grev. 1833) – rodzina okrzemek z grupy Pennales. Skorupki nie mają szczeliny, a na osi okrywy znajduje się gładkie pole podłużne (pseudorafa). Ornamentowane poprzecznymi prążkami, rzadziej również żeberkami. Wstawki i przegródki występują tylko u niektórych przedstawicieli. Komórki symetryczne w dwóch lub trzech osiach.

    Stramenopile (Stramenopiles) – linia rozwojowa protistów, w zasadzie identyczna z grupą Heterokonta. Jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe o budowie przypominającej tkankową. Wytwarzają dwie wici nierównej długości. Przynajmniej jedna z nich pokryta jest delikatnymi, rurkowatymi włoskami zwanymi mastygonemami. Niektóre grupy jednak (okrzemki) utraciły zdolność wytwarzania wici. Muł radiolariowy – osad strefy abysalnej o czerwonym zabarwieniu, składający się z krzemionkowych szczątków promienic (Radiolaria), igieł gąbek (spikul), szczątków okrzemek, minerałów ilastych oraz tlenków żelaza i manganu. Nazwa mułu pochodzi od nazwy promienic – radiolarii.

    Łodzik (Navicula Bory 1822) – rodzaj okrzemek z rodziny łodzikowatych (Naviculaceae). Do rodzaju należy około tysiąca gatunków, przy czym typowym jest N. tripunctata. Łacińska nazwa rodzaju oznacza łódkę lub stateczek. Łodziki należą do częstszych przedstawicieli słodkowodnego fitoplanktonu i fitobentosu na całym świecie. W polskiej florze częstsze m.in. Navicula cryptocephala, Navicula cuspidata, Navicula gracilis, Navicula lanceolata i Navicula rhynchocephala. Reprezentanci rodzaju występują obficie w osadach od górnej kredy. Wskaźniki okrzemkowe – wskaźniki stanu ekologicznego środowiska oparte na występowaniu w nim taksonów okrzemek o znanej tolerancji ekologicznej. Wskaźniki okrzemkowe są wykorzystywane do określenia jednego parametru fizyczno-chemicznego siedliska (np. odczynu) lub do bardziej złożonego stanu ekologicznego (np. klasy jakości wód).

    Autogamia, autofertylizacja, samozapłodnienie – sposób rozrodu organizmów, w wyniku którego dochodzi do powstania zygoty z komórek rozrodczych wytwarzanych przez ten sam organizm. Zachodzi tylko u organizmów obupłciowych. U roślin nasiennych autogamia określana jest mianem samopylności (samozapylenia). U organizmów jednokomórkowych autogamia jest powszechna u sporowców parzydełkowych, rzadziej u okrzemek, otwornic, słonecznic. U zwierząt występuje bardzo rzadko, m.in. u tasiemców, sporadycznie u niektórych ślimaków płucodysznych.

    Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%.

    Dodano: 17.10.2008. 17:22  


    Najnowsze