Biologové Ostravské univerzity přispěli k odkrytí další kapitoly evoluce mikroorganismů

Mezinárodní tým vědců, jehož součástí jsou biologové Ostravské univerzity, popsal unikátní ekosystém mikroorganismů uvnitř řasy skrytěnky. V její buňce našli hned sedm různých genomů, které spolu interagují a vzájemně se ovlivňují. Jejich závěry, se kterými se pochlubili na stránkách prestižního časopisu Current Biology, mohou přispět k pochopení evoluce a interakce mezi mikroorganismy.

Biologové Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity (PřF OU) se před časem pustili do zkoumání drobného řasového bičíkovce – skrytěnky. Pro svůj výzkum si ji vybrali mimo jiné proto, že je jedním z nejsložitějších mikroorganismů, obsahuje totiž pozůstatek kdysi samostatně žijící řasy ruduchy, která se do buňky předků skrytěnek integrovala před stovkami miliónů let. Pracovali přitom se vzorkem skrytěnky druhu Cryptomonas gyropyrenoidosa, v němž před 30 lety pomocí elektronového mikroskopu jejich předchůdci objevili vnitrobuněčné bakterie a pozorovali částice připomínající bakteriální viry (tzv. fágy). Nezávisle na ostravském týmu zkoumali stejný druh také vědci z kanadské University of British Columbia.

„Díky propojení s kanadským týmem přes našeho japonského kolegu jsme se včas spojili a dosavadní výsledky obou týmů jsme zkombinovali do mnohem úplnějšího obrazu unikátního mikrokosmu uvnitř skrytěnky. Pomocí elektronového mikroskopu, genomiky a metody zvané FISH (fluorescenční in situ hybridizace) jsme zjistili, že buňka skrytěnky má hned dva různé bakteriální endosymbionty. Navíc jsme potvrdili přítomnost bakteriálního viru, který jsme pojmenovali MAnkyphage a jenž představuje dosud neznámou skupinu fágů. Právě ten má velmi zajímavý genom obsahující geny, na jaké jsme dosud ve virech nenarazili, a také několik toxin-antitoxin systémů. Ty mohou ovlivnit chování hostitelské bakterie nebo řasy,“ vysvětluje profesor Marek Eliáš z PřF OU s tím, že náhoda vyústila v společnou publikaci v prestižním časopise Current Biology.

Analýza genomů obou bakteriálních endosymbiontů skrytěnky odhalila detaily jejich podoby na molekulární úrovni a poukázala na možné metabolické interakce mezi nimi i hostitelskou buňkou.

„Povedlo se nám odhalit velmi složité seskupení mikroorganismů uvnitř jedné buňky řasy, zahrnující sedm různých genomů různého evolučního původu. Kromě čtyř genomů jádra, mitochondrie, plastidu a nukleomorfu, tedy extrémně redukovaného jádra ruduchového endosymbionta skrytěnky, což je samo o sobě nezvykle vysoké číslo, zde do hry vstoupily ještě genomy dvou bakteriálních endosymbiontů a jednoho bakteriálního viru. Všechny tyto genomy spolu nepřímo interagují a ovlivňují se navzájem různými způsoby. Fascinující je, že je toto složité seskupení v dané kultuře stabilní i po tisících generací,“ popisuje za ostravský tým doktorka Dovilė Barcytė z PřF OU.

Ke zkompletování celé „skládačky“ vědcům chybí ještě osekvenovat a zanalyzovat násobně větší jaderný genom, což je úkol pro další výzkum.

„Ukazuje se, že bakteriální endosymbióza je v přírodě nečekaně běžná, ale zatím o ní víme strašně málo. Není tedy divu, že zkoumání endosymbióz je jedním z hlavních výzkumných programů nového projektu LERCO, který právě startuje na Ostravské univerzitě a díky němuž budeme moci do výzkumu zapojit nové pracovníky. Věřím, že se nám, i díky naší aktuální práci na skrytěnce, podaří do Ostravy přilákat další vynikající vědce,“ uzavírá prof. Marek Eliáš z PřF OU.

Úspěch mezinárodního týmu vědců zaujal také v zahraničí. Jejich závěry se objevily v týdenním přehledu nejzajímavějších článků z jiných časopisů v rámci prestižního periodika Science, a také na stránkách New Scientist.

Zveřejněno / aktualizováno: 08. 06. 2023