Biosynthesis ຂອງ ທາດໂປຼຕີນ ແລະ ກົດ nucleic ຕ້ອງການ ໄນໂຕຣເຈນ ແນວໃດກໍ່ຕາມໄນໂຕຣເຈນໃນບັນຍາກາດແມ່ນບໍ່ມີໃຫ້ eukaryotes ສໍາລັບການສັງເຄາະອິນຊີ. ມີພຽງແຕ່ prokaryotes ຈໍານວນຫນ້ອຍ (ເຊັ່ນ: ໄຊຢາໂນແບັກທີເຣຍ, Clostridia, ໂບຮານຄະດີ etc) ມີຄວາມສາມາດໃນການແກ້ໄຂໂມເລກຸນໄນໂຕຣເຈນທີ່ອຸດົມສົມບູນທີ່ມີຢູ່ໃນ ບັນຍາກາດ. ການແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນບາງ ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ ອາໄສຢູ່ພາຍໃນຈຸລັງ eukaryotic ໃນການພົວພັນ symbiotic ເປັນ endosymbionts. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) ແມ່ນ endosymbiont ຂອງ microalgae unicellular ໄດ້ Braarudosphaera bigelowii ໃນລະບົບທະເລ. ປະກົດການທໍາມະຊາດດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກຄິດວ່າມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການວິວັດທະນາການຂອງ eukaryotic. ມືຖື organelles mitochondria ແລະ chloroplasts ໂດຍຜ່ານການປະສົມປະສານຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ endosymbiotic ກັບຈຸລັງ eukaryotic. ໃນການສຶກສາທີ່ຈັດພີມມາບໍ່ດົນມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບເຫັນວ່າ cyanobacteria "UCYN-A” ໄດ້ປະສົມປະສານຢ່າງໃກ້ຊິດກັບ microalgae eukaryotic Braarudosphaera bigelowii ແລະພັດທະນາຈາກ endosymbiont ໄປສູ່ຈຸລັງ eukaryotic ແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນທີ່ມີຊື່ວ່າ nitroplast. ນີ້ເຮັດໃຫ້ microalgae Braarudosphaera bigelowii eukaryote ແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນທໍາອິດທີ່ຮູ້ຈັກ. ການຄົ້ນພົບນີ້ໄດ້ຂະຫຍາຍຫນ້າທີ່ຂອງການສ້ອມແຊມໄນໂຕຣເຈນໃນບັນຍາກາດຈາກ prokaryotes ໄປສູ່ eukaryotes.
Symbiosis ie, ອົງການຈັດຕັ້ງຂອງຊະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແບ່ງປັນທີ່ຢູ່ອາໄສແລະດໍາລົງຊີວິດຮ່ວມກັນ, ເປັນປະກົດການທໍາມະຊາດທົ່ວໄປ. ຄູ່ຮ່ວມງານໃນສາຍພົວພັນ symbiotic ອາດຈະໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກກັນແລະກັນ (ເຊິ່ງກັນແລະກັນ), ຫຼືຫນຶ່ງອາດຈະໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດໃນຂະນະທີ່ອີກຄົນຫນຶ່ງຍັງບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບ (commensalism) ຫຼືຜົນປະໂຫຍດຫນຶ່ງໃນຂະນະທີ່ອີກຝ່າຍຫນຶ່ງເປັນອັນຕະລາຍ (parasitism). ການພົວພັນ symbiotic ເອີ້ນວ່າ endosymbiosis ໃນເວລາທີ່ອົງການຈັດຕັ້ງຫນຶ່ງອາໄສຢູ່ພາຍໃນອື່ນໆ, ຕົວຢ່າງ, ຈຸລັງ prokaryotic ດໍາລົງຊີວິດຢູ່ໃນຈຸລັງ eukaryotic. ຈຸລັງ prokaryotic, ໃນສະຖານະການດັ່ງກ່າວ, ເອີ້ນວ່າ endosymbiont.
Endosymbiosis (ie, ການສ້າງພາຍໃນຂອງ prokaryotes ໂດຍຈຸລັງ eukaryotic ຂອງບັນພະບຸລຸດ) ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການວິວັດທະນາການຂອງ mitochondria ແລະ chloroplasts, ລັກສະນະຂອງຈຸລັງ - organelles ຂອງຈຸລັງ eukaryotic ສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍ, ເຊິ່ງປະກອບສ່ວນໃນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບແບບຊີວິດ eukaryotic. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ aerobic ໄດ້ຖືກຄິດວ່າຈະເຂົ້າໄປໃນຈຸລັງ eukaryotic ຂອງບັນພະບຸລຸດເພື່ອກາຍເປັນ endosymbiont ໃນຊ່ວງເວລາທີ່ສະພາບແວດລ້ອມກາຍເປັນອຸດົມສົມບູນຂອງອົກຊີເຈນ. ຄວາມສາມາດຂອງ endosymbiont proteobacterium ທີ່ຈະໃຊ້ອົກຊີເຈນເພື່ອເຮັດໃຫ້ພະລັງງານອະນຸຍາດໃຫ້ eukaryote ເຈົ້າພາບຈະເລີນເຕີບໂຕໃນສະພາບແວດລ້ອມໃຫມ່ໃນຂະນະທີ່ eukaryotes ອື່ນໆໄດ້ສູນພັນຍ້ອນຄວາມກົດດັນໃນການຄັດເລືອກທາງລົບຂອງສະພາບແວດລ້ອມທີ່ອຸດົມດ້ວຍອົກຊີເຈນໃຫມ່. ໃນທີ່ສຸດ, proteobacterium ປະສົມປະສານກັບລະບົບເຈົ້າພາບເພື່ອກາຍເປັນ mitochondrion. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ບາງ cyanobacteria ທີ່ສັງເຄາະແສງໄດ້ເຂົ້າໄປໃນ eukaryotes ບັນພະບຸລຸດເພື່ອກາຍເປັນ endosymbiont. ແນ່ນອນ, ພວກມັນປະສົມປະສານກັບລະບົບເຈົ້າພາບ eukaryotic ກາຍເປັນ chloroplasts. Eukaryotes ທີ່ມີ chloroplasts ໄດ້ຮັບຄວາມສາມາດໃນການແກ້ໄຂກາກບອນໃນບັນຍາກາດແລະກາຍເປັນ autotrophs. ການວິວັດທະນາການຂອງ eukaryotes ແກ້ໄຂກາກບອນຈາກ eukaryotes ບັນພະບຸລຸດແມ່ນຈຸດປ່ຽນຂອງປະຫວັດສາດຂອງຊີວິດໃນໂລກ.
ໄນໂຕຣເຈນແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການສັງເຄາະອິນຊີຂອງທາດໂປຼຕີນແລະອາຊິດນິວເຄຼຍຢ່າງໃດກໍ່ຕາມຄວາມສາມາດໃນການແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນໃນບັນຍາກາດແມ່ນຈໍາກັດພຽງແຕ່ prokaryotes ຈໍານວນຫນ້ອຍ (ເຊັ່ນ: cyanobacteria ບາງ, clostridia, archaea ແລະອື່ນໆ). ບໍ່ມີ eukaryotes ທີ່ຮູ້ຈັກສາມາດແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນໃນບັນຍາກາດຢ່າງເປັນອິດສະຫຼະ. ຄວາມສໍາພັນ endosymbiotic ເຊິ່ງກັນແລະກັນລະຫວ່າງ prokaryotes ການແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນແລະ eukaryotes ແກ້ໄຂກາກບອນທີ່ຕ້ອງການໄນໂຕຣເຈນເພື່ອການຂະຫຍາຍຕົວແມ່ນເຫັນໄດ້ໃນທໍາມະຊາດ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນຫນຶ່ງແມ່ນການຮ່ວມມືລະຫວ່າງ cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) ແລະ microalgae unicellular Braarudosphaera bigelowii ໃນລະບົບທະເລ.
ໃນການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ, ການພົວພັນ endosymbiotic ລະຫວ່າງ cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) ແລະ unicellular microalgae Braarudosphaera bigelowii ໄດ້ຖືກສືບສວນໂດຍໃຊ້ X-ray tomography ອ່ອນ. ການເບິ່ງເຫັນຮູບຊົງຂອງເຊນແລະການແບ່ງສ່ວນຂອງ alga ໄດ້ເປີດເຜີຍໃຫ້ເຫັນຮອບວຽນຂອງເຊນທີ່ມີການປະສານງານເຊິ່ງ cyanobacteria endosymbiont ແບ່ງອອກເທົ່າທຽມກັນພຽງແຕ່ວິທີການ chloroplasts ແລະ mitochondria ໃນການແບ່ງ eukaryote ໃນລະຫວ່າງການແບ່ງຈຸລັງ. ການສຶກສາຂອງທາດໂປຼຕີນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບກິດຈະກໍາຂອງເຊນໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງພວກມັນໄດ້ຖືກເຂົ້າລະຫັດໂດຍ genome ຂອງ algae. ນີ້ປະກອບມີທາດໂປຼຕີນທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການສັງເຄາະຊີວະພາບ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງເຊນ, ແລະການແບ່ງສ່ວນ. ການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ cyanobacteria endosymbiont ໄດ້ປະສົມປະສານຢ່າງໃກ້ຊິດກັບລະບົບເຊນຂອງເຈົ້າພາບແລະໄດ້ປ່ຽນຈາກ endosymbiont ໄປສູ່ organelle ເຕັມທີ່ຂອງຈຸລັງເຈົ້າພາບ. ດັ່ງນັ້ນ, ຈຸລັງ algal ເຈົ້າພາບໄດ້ຮັບຄວາມສາມາດໃນການແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນໃນບັນຍາກາດສໍາລັບການສັງເຄາະທາດໂປຼຕີນແລະອາຊິດ nucleic ທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການຈະເລີນເຕີບໂຕ. organelle ໃຫມ່ມີຊື່ nitroplast ເນື່ອງຈາກຄວາມສາມາດແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນຂອງມັນ.
ນີ້ເຮັດໃຫ້ microalgae unicellular Braarudosphaera bigelowii eukaryote ແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນທໍາອິດ. ການພັດທະນານີ້ອາດຈະມີຜົນກະທົບສໍາລັບ ການກະສິກໍາ ແລະອຸດສາຫະກໍາຝຸ່ນເຄມີໃນໄລຍະຍາວ.
***
ເອກະສານ:
- Coale, ທ et al 2024. ທາດແກ້ທາດໄນໂຕຣເຈນຢູ່ໃນທະເລສາລິກາ. ວິທະຍາສາດ. 11 ເມສາ 2024. ສະບັບ 384, ສະບັບ 6692 ໜ້າ 217-222. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075
- Massana R., 2024. Nitroplast: ເປັນອະໄວຍະວະແກ້ໄຂໄນໂຕຣເຈນ. ວິທະຍາສາດ. 11 ເມສາ 2024. ເຫຼັ້ມທີ 384, ສະບັບທີ 6692. ໜ້າ 160-161. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571
***
