W odpowiedzi Kathrinnie pod postem poświęconym zielonemu ślimakowi. Ponieważ odpowiedź przerosła rozmiary nadające się do komentarza umieszczam ją tutaj. Myślę, że hazelhard też znajdzie coś dla siebie. Mam nadzieję, że odpowiedzi na pytania zainteresują także ciebie drogi czytelniku
Co to była pra-sinica i do jakiej komórki wniknęła?
Teoria endosymbiozy mówi, że organelle (części składowe) komórek eukariotycznych są rezultatem symbiozy z pra-bakteriami. Trochę innymi niż obecnymi. Przyjmuje się, że mitochondria pochodzą od sprawnej w produkcji energii, oddychającej tlenem bakterii, która wniknęła do innej komórki. Dzięki temu gospodarz zyskał "elektrownię", a bakteria-mitochondrium opiekę i stałe zaopatrzenie. Z dalekich potomków takich komórek powstali ludzie i wszystkie niebakteryjne organizmy.
Trochę później zdarzyło się, że komórka posiadająca już mitochondrium, pochłonęła lub została zaatakowana, przez bakterię fotosyntetyzującą, czyli pra-sinicę. Tak powstały chloroplasty. Sinice, zwane też cyjanobakteriami, są bakteriami zdolnymi prowadzić fotosyntezę i jako produkt uboczny wytwarzać tlen. Z komórek posiadających mitochondrium i chloroplasty, powstały komórki glonów i roślin, czyli cała różnorodność "zielonych" organizmów prowadzących fotosyntezę.
Mitochondria i chloroplasty nie powstają "z niczego". Powstają przez podział, w sposób bardzo podobny do podziału komórek bakteryjnych. Tak jak napisałem w poście, chloroplasty i mitochondria posiadają resztkowy genom bardzo podobny do bakteryjnego. Jest to kolejny z dowodów podpierających teorię endosymbiozy. Genomy te kodują część niezbędnych do funkcjonowania organelli białek, są więc organelle częściowo autonomiczne. Pozostałe również niezbędne geny zostały przekazane do genomu jądrowego. Obecnie komórki i ich organella są od siebie tak uzależnione, że bez nich życie nie jest możliwe.
Ślimak "dokonał" rzeczy niezwykłej: potrafi zastąpić genom jądrowy algi i wejść w ścisłą kooperację z chloroplastem. Podobno w genomie ślimaka są geny cyklu Calvina, czyli procesu wytwarzania cukrów przez chloroplast.
(ilustracja ze strony Kenneth Todar University of Wisconsin-Madison Department of Bacteriology)
Ciekawe zjawisko z tym "poziomym transferem genów", zachodzi tylko u bakterii i zielonych ślimaków?
Pionowy transfer genów to transfer z rodzica na potomstwo. Poziomy umożliwia nabycie nowych genów od innego organizmu, który nie może być rodzicem. Transfer genów między bakteriami jest bardzo łatwy i zachodzi często. Bakteria poza głównym genomem posiada plazmidy. Są to koliste fragmenty DNA, na których bardzo często (ale nie wyłącznie) zakodowane są geny odporności na antybiotyki. Gdy taki plazmid zostanie uwolniony w wyniku śmierci bakterii, inna niespokrewniona bakteria może pobrać plazmid i nabyć nową cechę.
Transfer między bakterią a eukariontem (często wielokomórkowcem z komórką posiadającą organelle i inaczej uorganizowany genom) jest zjawiskiem dużo rzadszym. Wykorzystuje się to np. do tworzenia roślin genetycznie modyfikowanych. Istnieje bowiem gatunek bakterii, Agrobabterium tumefaciens, które potrafią przenieść plazmid do komórki roślinnej. W laboratorium można podmienić geny na plazmidzie, tak by bakteria działając jak strzykawka dostarczyła pożądane geny do genomu rośliny. Obserwuje się obecność genów roślinnych w genomach nicieni, pasożytów glebowych żerujących na tych roślinach.
Jak to się stało, nie jest wiadomo. Mogło to być działanie wirusów. Te struktury (gdyż nie są to organizmy) potrafią przenieść fragment genów komórki w której się namnożyły. Koniecznym warunkiem utrzymania się w populacji nowej cechy, jest wprowadzenie nowego genu do komórek rozrodczych. Tak by potomstwo mogło ją odziedziczyć.
Horyzontalny transfer genów jest prawdopodobnie przyczyną dużych zmian genetycznych w historii i ewolucji organizmów żywych. Jednak mechanizm tego procesu nie jest jasny i zapewne nie istnieje tylko jedna droga transferu genów między organizmami.
co się więc dzieje z chlorofilem jesienią?
Gdy liść się starzeje uruchamiany jest proces usuwania chlorofilu. Chlorofil i jego produkty rozkładu mogą być niebezpieczne, gdyż potrafią absorbować energię światła, która w niekontrolowanych warunkach mogłaby uszkodzić komórkę. Dlatego kilka enzymów produkowanych przez starzejący się liść rozkłada chlorofil do niegroźnej niekolorowej substancji i odkłada ją w wakuolach komórek. Tam nie jest już w stanie niczemu zagrozić. W procesie rozkładu chlorofilu powstaje m.in. czerwony barwnik, ale to nie on jest odpowiedzialny za jesienne barwy żółci do czerwieni.
Te barwy liści roślin wieloletnich są skutkiem akumulacji karotenoidów. Takich samych jak np. w owocu pomidora czy papryki. Jako antyoksydanty karotenoidy chronią pozostałe struktury komórek liści przed utlenieniem. Z resztą proces dojrzewania owoców jest bardzo podobny do jesiennego czerwienienia liści. Różne kolory to skutek mieszania karotenoidów w różnych proporcjach, charakterystycznych dla gatunku.
Gdy zostanie usunięty chlorofil, chloroplasty nie są już potrzebne. Ponieważ zawierają dużo białek, zostaną rozłożone na aminokwasy (cegiełki białek) i wycofane do łodygi i korzenia. Zostaną wykorzystane na wiosnę do odbudowania listowia. Karotenoidy są poświęcane i tracone wraz z odpadającymi liśćmi.
Och rozpisałem się. Tak to jest gdy sie pisze o ciekawych rzeczach. Musiałem wiele rzeczy przedstawić w sposób uproszczony. Jeśli pojawią się pytania z przyjemnością odpowiem.
28047
