Возможно, вы знаете дрожжи как организм, который превращает углеводы в хлеб и пиво, если оставить их бродить в темноте. В таких случаях воздействие света может помешать или даже испортить процесс. В новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые из Школы биологических наук Технологического института Джорджии создали один из первых в мире штаммов дрожжей, которые от включенного света только счастливы.
Простое наделение дрожжей столь важным с эволюционной точки зрения признаком может иметь большое значение для нашего понимания того, как этот признак возник, и как его можно использовать для изучения таких вещей, как производство биотоплива, эволюция и клеточное старение. В поисках энергетической подпиткиИсследование было вдохновлено работой группы по изучению эволюции многоклеточной жизни. В прошлом году группа опубликовала в журнале Nature первый отчет об эксперименте Multicellularity Long-Term Evolution Experiment (MuLTEE), раскрыв, как их одноклеточный модельный организм, «дрожжи-снежинки», смог развить многоклеточность за 3 000 поколений. На протяжении всех этих эволюционных экспериментов обнаружилось одно серьезное ограничение для эволюции многоклеточных: энергия.
Один из способов дать организмам энергетическую подпитку без использования кислорода — это свет. Но способность превращать свет в полезную энергию может быть сложной с эволюционной точки зрения. Например, молекулярный механизм, позволяющий растениям использовать свет для получения энергии, включает в себя множество генов и белков, которые сложно синтезировать и передать другим организмам — как в лаборатории, так и естественным путем в ходе эволюции. К счастью, растения — не единственные организмы, способные преобразовывать свет в энергию. Проще простогоБолее простой способ использования света организмами — это родопсины: белки, которые могут преобразовывать свет в энергию без дополнительных клеточных механизмов.
Такой тип генетического обмена называется горизонтальным переносом генов и подразумевает обмен генетической информацией между организмами, которые не являются близкими родственниками. Горизонтальный перенос генов может привести к, казалось бы, большим эволюционным скачкам за короткое время, например, к тому, что бактерии быстро развивают устойчивость к определенным антибиотикам. Это может происходить с любыми видами генетической информации, но особенно часто происходит с белками родопсина.
Чтобы проверить, удастся ли создать одноклеточный организм с родопсином, работающим на солнечной энергии, исследователи добавили ген родопсина, синтезированный из паразитического грибка, в обычные пекарские дрожжи. Этот специфический ген кодирует форму родопсина, которая вставляется в вакуоль клетки — часть клетки, которая, как и митохондрии, может превращать химические градиенты, создаваемые белками, подобными родопсину, в энергию. Оснащенные вакуольным родопсином, дрожжи росли примерно на 2% быстрее при освещении — огромное преимущество с точки зрения эволюции.
Эта простота дает ключевое представление об эволюции и многое говорит о том, «с какой легкостью родопсины смогли распространиться по столь многим линиям и почему это может быть так», — объясняет Петерсон, которая недавно получила за свою работу стипендию Гиллиама Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI). Карина Баскетт, автор грантов Центра динамики микроорганизмов и инфекций Технологического института Джорджии, также работала над этим исследованием. Поскольку функция вакуолей может способствовать клеточному старению, группа также начала сотрудничество для изучения того, как родопсины могут уменьшить эффект старения в дрожжах. Другие исследователи уже начали использовать подобные новые дрожжи, работающие на солнечной энергии, для изучения прогрессивного биопроизводства, что может означать значительные улучшения в таких областях, как синтез биотоплива. Рэтклифф и его группа, однако, в основном стремятся изучить, как это дополнительное преимущество может повлиять на путь одноклеточных дрожжей к многоклеточному организму.
12.01.2024 |
Биосфера
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
Университет Уппсалы: Потепление климата разрушает фотосинтез | |
Фотосинтез — основа всего живого на... |
AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий | |
Неожиданный результат при подготовке обра... |
FEtho: Физический изъян стебельчатоглазые мухи компенсируют агрессией | |
У самцов стебельчатоглазых мух с бол... |
BioScience: Интродуцентные растения приводят за собой чужеродных насекомых | |
Распространение неместных растений &mdash... |
В МГУ нашли новый вид дрожжей, который помогает насекомым разрушать древесину | |
Насекомые очищают лес, питаясь ослабленными и&... |
FFGC: Из-за потепления ученые создают для бабочек-монархов новые зимовки | |
Бабочки-монархи — одно из чуде... |
Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж | |
В мировом океане обитает множество бактерий, и... |
BMC Biology: Благодаря баркодированию ДНК открыты сотни новых видов | |
Земля — очень разнообразная планета... |
ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах | |
Искусственные гнезда способствуют размножению ... |
SciRep: Нелетающие мотыльки стали моделями для создателей летающих дронов | |
Тутовый шелкопряд Bombyx mori — это... |
Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек | |
Исследователи обнаружили в тропических ле... |
Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни | |
В Южной Австралии есть горный хребет. Под ... |
РНФ показал светящиеся в темноте петунии на фестивале Наука 0+ | |
На выставке всероссийского фестиваля |
Nature Plants: Понимание роста растений важно для урожайности в любых условиях | |
У растений есть специальные зоны роста &m... |
Fetho: Стрекозы сохранили пятна для привлечения партнеров несмотря на жару | |
Температура определяет, где могут жить ви... |
NatComm: Выяснилось, как растения производят новую антистрессовую молекулу | |
Гены, которые помогают растениям расти в ... |
Medical and Veterinary Entomology: Насекомые помогут установить время гибели | |
Анализ насекомых на теле мёртвого носорог... |
PRSBS: Бактерии-симбионты помогут бороться с сельскохозяйственными вредителями | |
Многие насекомые имеют симбиотические бактерии... |
Proceedings of the Royal Society B: После стресса пчелы испытывают подавленность | |
Пчёл в состоянии стресса можно сравнить с... |
STE: Обработка собак от паразитов вредна для водной фауны | |
Многие владельцы собак понятия не имеют, ... |
Nature CC: Китовые акулы начнут чаще гибнуть под килем из-за потепления | |
В новом исследовании говорится, что из-за... |
Parasites & Vectors: Комары могут передать людям болезни от разных живых видов | |
Тигровый комар Aedes albopictus может широко р... |
Биологи МГУ рекомендуют проверять ввозимые растения на вирусы | |
Российские учёные впервые нашли умбра-подобный... |
PNAS: 800 млн лет назад на Земле было больше жизни, чем считается | |
800 млн лет назад, до образован... |
Science: Муравьи выращивали урожай задолго до появления человека | |
Когда люди начали выращивать сельскохозяйствен... |
Nature Plants: У флоры есть запасной план на случай генетического сбоя | |
Уход за садом — это тяжёл... |
Nature Sustainability: 1,7 млн гектаров устричных рифов уничтожили в Европе | |
Устрицы |
New Phytologist: Растения тоже потеют из-за жары | |
Стоматы — многие знают их как&... |
JAFC: Растения превратят в биофабрики спортивных добавок | |
Учёные разработали метод, который позволяет пр... |