Badacze z Harvard Medical School podjęli wyzwanie, jakim jest zrozumienie całego cyklu węgla: od sposobu, w jaki z atmosfery przyswajany jest przez rośliny, oceany, glebę, skorupę ziemską i jak dostaje się z powrotem do atmosfery. Wnioski, do jakich doszli naukowcy, ogłosili w dzisiejszym wydaniu magazynu „Science”.

[srodtytul]Niezwykły układ[/srodtytul]

– Światowy ocean jest nasycony tymi organizmami – powiedziała Pamela Silver, profesor biologii w Harvard Medical School. – Przez studiowanie mechanizmu pochłaniania dwutlenku węgla możemy zrozumieć, jak działa skomplikowany układ, któremu na imię Ziemia. Jestem wstrząśnięta tym, co się dzieje w oceanach, czego dotąd nie rozumieliśmy. Jest wiele sposobów na wykorzystanie tej wiedzy.

Pałeczkowatego kształtu sinice są jednymi z najpopularniejszych organizmów na Ziemi.

40 proc. obiegu dwutlenku węgla w przyrodzie odbywa się z udziałem tych prymitywnych organizmów. Te mikroorganizmy dosłownie „połykają” węgiel.

Każda z komórek sinic posiada wyspecjalizowane „fabryki” przerabiające dwutlenek węgla na paliwo. „Fabryki” są uporządkowane przestrzennie i niezwykle wydajne. Aby pochłaniać dwutlenek węgla, sinice budują wyspecjalizowane organelle – karboksysomy. Przechwytują dwutlenek węgla i przerabiają go na cukier potrzebny im do życia.

Zespół badaczy pod kierunkiem Davida Savage i Bruno Afonso dodał fluoryzujący znacznik do białka, które bierze udział w budowie karboksysomów.

Pojedyncze białko zwane parA odpowiada za organizację przestrzenną karboksysomów. Następnie naukowcy pozwolili rozwijać się komórkom sinic, obserwując je pod mikroskopem.

Karboksysomy układały się w uporządkowane przestrzenne struktury, zależnie od wielkości komórki.

– Dotychczas traktowaliśmy sinice jak worki wypełnione enzymami, ale takie wyobrażenie legło w gruzach – powiedział Bruno Alonso. – To białko działa wewnątrz komórki jak menedżer. Bakteria pozbawiona tego białka nie jest w stanie zbudować uporządkowanej struktury z karboksysomów. Mniejsza ilość tych organelli nie zapewnia sinicom dostatecznej ilości energii do przeżycia – dodał Alonso.

Komórki, które mają mniej karboksysomów, dzielą się wolniej, a ich zdolność pochłaniania dwutlenku węgla jest 50 proc. mniejsza.

[srodtytul]Wielka wydajność[/srodtytul]

Kiedy badacze dodawali do hodowli białko parA, gwałtownie rosła ilość karboksysomów i tworzyły one coraz bardziej złożone struktury. – To zadziwiające, jak można zdynamizować proces za pomocą pojedynczego białka – powiedział David Savage. Choć białko parA było już znane, mechanizm, w jaki reguluje budowę organelli odpowiedzialnych za pochłanianie dwutlenku węgla, naukowcy zaobserwowali po raz pierwszy. – Wiedza o tym, jak komórki sinic tworzą „fabryki” takie jak karboksysomy, otwiera drogę do stworzenia znacznie wydajniejszych „fabryk”, które będą oferowały wiele użytecznych funkcji – powiedział prof. Richard Losick z Harvard University, autorytet w dziedzinie biologii molekularnej.

[ramka][srodtytul]Niezbędne dla życia na Ziemi[/srodtytul]

O sinicach słyszymy, kiedy w lecie zakwitają, uwalniając toksyny. Wtedy kąpiel w wodzie pełnej sinic może się skończyć dotkliwym poparzeniem. Te proste organizmy, dawniej zaliczane do roślin, dziś do królestwa bakterii, spełniły niezwykle ważną rolę w historii życia na Ziemi. Jako jedne z pierwszych organizmów posiadły zdolność fotosyntezy, procesu redukcji dwutlenku węgla z wykorzystaniem światła słonecznego prowadzącego do powstania związków organicznych. Niektórzy naukowcy twierdzą, że tej przemianie biochemicznej zawdzięczamy tlen w atmosferze Ziemi. Przez nowoczesną naukę sinice mogą być wykorzystane do produkcji syntetycznych organizmów, które mogłyby pochłaniać dwutlenek węgla, lub produkować paliwa.[/ramka]

[i]Masz pytanie, wyślij e-mail do autora [mail=k.urbański@rp.pl]k.urbański@rp.pl[/mail][/i]