Čeští vědci popsali, jak záhadné bakterie z Labutího jezera zachycují sluneční energii

Čeští vědci popsali, jak záhadné bakterie z Labutího jezera zachycují sluneční energii
Vědci na jezeře Tiān é hú. FOTO: Poskytnuto Akademií věd ČR

Mezinárodnímu týmu v čele s českými mikrobiology se podařilo popsat unikátní aparát, jimiž zvláštní bakterie z jezera v poušti Gobi zachytávají sluneční světlo. Výzkum naznačil, jak se tento aparát v průběhu miliard let vývoje utvořil.

Objev může přinést zásadní posun pro využití fotosyntézy pro mikroorganismy, které sluneční záření neumějí zpracovat.

Bakterie, náležící do téměř neznámého rodu Gemmatimonas, objevili v roce 2014 vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni. Nalezli je v jezeře Tiān é hú (Labutí jezero) v severočínském Vnitřním Mongolsku v poušti Gobi. Na rozdíl od svých příbuzných obsahovaly modrozelené barvivo bakteriochlorofyl, což naznačovalo, že jsou schopné využívat ke svému životu sluneční světlo.

Ještě zajímavější byl fakt, že rod Gemmatimonas původně schopnost fotosyntézy vůbec neměl a všechny potřebné geny získal od cizích, nepříbuzných kmenů bakterií takzvaným horizontálním přenosem. Tato skutečnost může nalézt praktické využití v tzv. syntetické biologii. Pokud by se podařilo zopakovat přenos fotosyntetických genů v laboratoři, bylo by možné naučit využívat energii světla i další organismy.

Týmu složenému z výzkumníků z Mikrobiologického ústavu AV ČR, Jihočeské univerzity, Univerzity v Shefieldu, společnosti ThermoFisher Scientific z Cambridge a dalších zahraničních pracovišť se nyní podařilo popsat, jak je fotosyntetický aparát těchto  nezvyklých bakterií sestaven. Výsledky výzkumu uveřejnil prestižní časopis Science Advances.

Rozlišení na jednotlivé molekuly

K výzkumu vědci využili moderní techniku elektronové kryomikroskopie, při níž je vzorek extrémně rychle ochlazen na teplotu minus 200 oC. Kolem biologických struktur se vytvoří sklu podobná vrstvička ledu o tloušťce tisíckrát menší, než je lidský vlas. „Zmražení je tak rychlé, že veškeré struktury zůstanou nepoškozené, a navíc je možné s nimi pracovat až několik hodin. To umožní rozlišit dokonce až jednotlivé molekuly i ve velmi komplikovaných biologických strukturách,“ říká Michal Koblížek z Mikrobiologického ústavu AV ČR.   

Fotosyntetický aparát bakterií je zcela unikátní. Sestává z více než 80 bílkovinných podjednotek uspořádaných do dvou kruhů obklopujících centrální část. Na každou podjednotku jsou navázána barviva, jež  zachycují světlo. „Když jsme s kolegou Qianem z Cambridge  uviděli první obrázky z elektronového mikroskopu, nevěřili jsme vlastním očím. Ta struktura je velice elegantní, skutečné mistrovské dílo přírody,“ dodává Michal Koblížek.

Mistrovské dílo přírody

Uspořádání pigmentů do dvou kruhů je nejenom krásné, ale také velice účinné. Pro světlo funguje jako nálevka. „Světelná energie zachycená na okraji nálevky (vnější kruh) se za pouhých pár biliontin sekundy přenese do jejího středu, kde se v tzv. reakčním centru přemění na energii metabolickou,“ vysvětluje Tomáš Polívka z Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Obrázek fotosyntetického aparátu zaujal i redaktory časopisu Science Advances, kteří jej zveřejnili na obálce posledního čísla časopisu.

Fotosyntéza je jedním ze základních biologických procesů na naší planetě. Buňky zachycují sluneční záření a přeměňují ho na energii pro svůj metabolismus. Fotosyntézu máme dnes spojenou především se zelenými rostlinami, které vytvářejí kyslík, ale první jednoduché organismy schopné využít sluneční záření se na Zemi objevily již před třemi miliardami let.

 

Markéta Růžičková

 

Mikrobiologický ústav AV ČR – Centrum Algatech je detašované pracoviště v Třeboni, které se již od roku 1960 zabývá studiem fototrofních organismů, tedy takových, které využívají ke svému životu světelnou energii. Výzkumníci se zde zabývají jak základním výzkumem (biochemií, molekulární genetikou fotosyntézy), tak aplikovaným výzkumem mikrořas, sinic a fototrofních bakterií. Tento výzkum byl podpořen z programu EXPRO Grantové agentury České republiky.

Zpět do rubriky Zpět na homepage
Váš příspěvek do diskuze:
1 komentář
Jana Šenbergerová
Moc zajímavé, čím vším se vědci zabývají. Zaujalo mě umělecké ztvárnění fotosyntetického aparátu bakterie Gemmatimonas. Nic není takové, jak to na první pohled vypadá. :-)
--- BANNER 9 ---

Vážíme si vašeho soukromí

My a naši digitální partneři používáme na této webové stránce soubory cookies. Některé z nich jsou k fungování stránky nezbytné, ale o těch následujících můžete rozhodnout sami.

Nastavení
Odmítnout vše
Přijmout vše
Nezbytné/funkční

Jedná se o nezbytné cookies, bez kterých by nebylo možné stránky reálně provozovat. Zahrnují např. cookies pro ukládání zvolených nastavení či zapamatování přihlášení.

Vždy aktivní

Analytické

Tyto cookies se používají k měření a analýze návštěvnosti našich webových stránek (množství návštěvníků, zobrazené stránky, průměrná doba prohlížení atd.). Souhlasem nám umožníte získat data o tom, jak naše stránky užíváte.


Marketingové

Používají se pro účely reklam zobrazovaných na webových stránkách třetích stran, včetně sociálních sítí a kontextové reklamy. Jsou přizpůsobeny vašim preferencím a pomáhají nám měřit účinnost našich reklamních kampaní. Pokud je deaktivujete, bude se vám při procházení internetu i nadále zobrazovat reklama, ale nebude vám přizpůsobená na míru a bude pro vás méně relevantní.


Uložit nastavení
Přijmout vše