Растения уже миллионы лет кормят себя сами с помощью фотосинтеза. Этот процесс происходит в специальных клеточных структурах — хлоропластах, которые есть у растений и водорослей. Без них жизнь на Земле выглядела бы совсем иначе.

Ученые выяснили, что хлоропласты появились 2,1 миллиарда лет назад благодаря эндосимбиозу — когда один организм поселяется внутри другого. Проще говоря, древняя одноклеточная клетка проглотила цианобактерию (сине-зеленую водоросль), но вместо переваривания они подружились. Со временем бактерия превратилась в хлоропласт, но как именно — до сих пор загадка.

Эндосимбиоз — когда один организм живет внутри другого, и оба получают выгоду (например, бактерия в клетке дает энергию, а клетка ее защищает).

Теперь международная команда ученых решила повторить этот процесс в лаборатории. Они не надеются создать новый хлоропласт, но хотят понять, как два организма договариваются жить вместе. Если разгадать этот механизм, можно совершить прорыв в биоинженерии — например, создавать биотопливо эффективнее.

В проекте участвуют три специалиста:

• Даниэль Дюкат  (Мичиганский университет) — знает все о цианобактериях,
• Йохан Декель  (Франция) — эксперт по одноклеточным,
• Дитрих Кольхейер  (Германия) — разрабатывает микрочипы для экспериментов.

Они работают с Paramecium bursaria — одноклеточным, которое умеет «приютить» водоросли и бактерии. Ученые подселяют к нему модифицированные цианобактерии и смотрят, как они уживаются.

Почему это важно

• Можно понять, как природа «приручила» бактерии миллиарды лет назад.
• Это шаг к созданию искусственных симбиозов — например, микробных сообществ для очистки воды или производства энергии.

Мы не можем сесть в машину времени, но можем смоделировать ключевые условия, — говорит Дюкат.

Если ученые поймут, как заставить микроорганизмы работать в паре, это откроет двери для:

• Биотоплива — бактерии смогут эффективнее производить энергию.
• Медицины — например, создание «живых фабрик» для синтеза лекарств.
• Экологии — очистка загрязнений с помощью симбиотических систем.

Эксперимент искусственный: в природе эндосимбиоз формировался миллионы лет, а в лаборатории процесс ускорят. Не факт, что результат будет таким же.

Ранее ученые успешно внедрили хлоропласты в живые клетки.