Sasapost (Egypt), první živý organismus, který nepotřebuje kyslík. Našli jsme důkazy o životě mimo planetu

Tento objev nejen mění naše chápání života na planetě Zemi, ale může mít také zásadní důsledky pro hledání mimozemského života. Nyní vědci nemusí potvrzovat přítomnost kyslíku na planetě, abychom věřili v možnost života na ní, a tak se hledání kyslíku radikálně změní.

Historie mitochondrií. Jak dýchají živé organismy

Tady se musíme vrátit k tomu, co jsme studovali na střední škole. Když mluvíme o takovém jevu, jako je dýchání, vzpomínáme na proces vdechování kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého přes plíce. Ve skutečnosti je všechno jinak. V biologii se tento proces nazývá výměna plynů, tedy výměna plynů mezi tělem a vnějším prostředím. V tomto případě má proces dýchání zcela jiný význam. Výměna plynů je fyzikální proces, zatímco dýchání je chemický proces.

Dýchání neboli buněčné dýchání je soubor reakcí a procesů probíhajících v buňkách živých organismů za účelem výroby energie přeměnou živin na molekuly kyslíku. Jinými slovy, dýchání je proces oxidace sloučenin, které jíme, abychom získali energii potřebnou pro tvorbu tělesných buněk.

Schopnost absorbovat kyslík, tedy dýchat, si živé organismy vyvinuly asi před 1,45 miliardami let. V té době mikroorganismus podobný bakteriím, ale větší, nazývaný archaea, požil hrst menších bakterií. Nový proces nějak fungoval pro obě strany a zůstaly spolu v dokonalé harmonii.

Tento symbiotický vztah vedl ke společné evoluci těchto dvou organismů a tyto bakterie se nakonec vyvinuly v organely zvané mitochondrie. Tato nejoblíbenější hypotéza mezi vědci naznačuje, že mitochondrie byly původně prokaryotické buňky, schopné provádět oxidační mechanismy, které nebyly možné během eukaryotických buněk. Tuto teorii podporuje fakt, že mitochondrie mají mnoho vlastností bakterií.

Každá buňka v lidském těle, s výjimkou červených krvinek, obsahuje velké množství mitochondrií, které jsou nezbytné pro proces dýchání.

Jak probíhá proces dýchání?

Dýchání probíhá přeměnou chemické energie v molekulách kyslíku a živin na něco, co se nazývá adenosintrifosfát (ATP). Tato látka je sloučeninou, kterou lze přirovnat k „energetické měně“. Jinými slovy, tyto sloučeniny jsou zdrojem energie, která se spotřebovává během různých energeticky náročných procesů.

Proces výroby energie probíhá ve formě řetězce biochemických reakcí, při kterých se velké molekuly rozdělují na menší a uvolňuje se energie. Většina těchto reakcí jsou oxidační a redukční procesy.

I když je buněčné dýchání technicky podobné spalovací reakci v přírodě, zjevně nejde o totéž. Proces dýchání je interakcí uvnitř buněk, ke které dochází prostřednictvím pomalého, řízeného uvolňování energie, a tato energie se neuvolňuje přímo, ale je uložena v buněčné energetické měně (ATP). Vzhledem k tomu, že k buněčnému dýchání dochází za povinné účasti kyslíku, vědci to nazývají aerobní dýchání nebo aerobní metabolismus.

První mnohobuněčný organismus, který k přežití nepotřebuje kyslík!

Víme také, že existují modifikace, které některým organismům umožňují prospívat v podmínkách s nízkým obsahem kyslíku nebo v hypoxických podmínkách. Některé jednobuněčné organismy si vyvinuly mitochondriální organely pro anaerobní metabolismus (tedy bez účasti kyslíku). Schopnost mnohobuněčných organismů dýchat výhradně anaerobně však byla předmětem diskusí ve vědeckých kruzích.

Debata o existenci takových organismů pokračovala, dokud se skupina výzkumníků z Tel Avivské univerzity nerozhodla znovu studovat jednoho z běžných parazitů přítomných v lososech, zvaného Henneguya salminicola.

Tento organismus patří do skupiny cnidarians neboli cnidarians. Patří sem mimo jiné korály, medúzy a sasanky. Tito parazité vytvářejí v rybách nevzhledné cysty, ale neškodí. Vyskytují se v lososech po celý jejich životní cyklus bez problémů.

V těle svého hostitele může tento drobný parazit přežívat ve zcela hypoxických podmínkách. Je však obtížné přesně vědět, jak se to děje, aniž by studovali DNA organismu, což izraelští vědci udělali. K bližšímu studiu parazita použili hluboké sekvenování a fluorescenční mikroskopii a zjistili, že ztratil mitochondriální genom. Jinými slovy, jeho DNA postrádá gen, který je zodpovědný za mitochondriální syntézu. Kromě toho vědci zjistili, že také ztratil schopnost dýchat vzduch a téměř všechny geny nezbytné k účasti na procesech transkripce a mitochondriální replikace.

Stejně jako u jednobuněčných organismů si tento parazit vyvinul mitochondriální organely, ale ty jsou také neobvyklé: jejich vnitřní membrána má záhyby, které nejsou běžně viditelné. Jak tedy naznačují výsledky studie, byl konečně nalezen mnohobuněčný organismus, který k přežití nepotřebuje kyslík.

Proč nemůže dýchat?

Jak tento organismus existuje? Odpověď na tuto otázku je zahalena tajemstvím. Je možné, že parazit je schopen extrahovat ATP ze svého infikovaného hostitele, ale to ještě není definitivně stanoveno. Nicméně ztráta mitochondrií tímto parazitem je plně v souladu s obecnou tendencí těchto organismů ke genetickému zjednodušení. Během let se v podstatě vyvinuli ze svých předchůdců v mnohem jednodušší parazity, které vidíme dnes.

Henneguya salminicola ztratila velkou část původního genomu svého příbuzného medúzy, ale kupodivu si zachovává složitou strukturu podobnou buňkám medúzy. Tento objev by mohl pomoci rybářům přizpůsobit jejich strategie pro boj s parazitem. Přestože je pro člověka neškodný, je nepravděpodobné, že by si někdo chtěl koupit lososa napadeného podivnými malými organismy podobnými medúzám.

Pochopte život a najděte živé organismy ve vesmíru

Skutečný význam tohoto objevu je možná v tom, že nám pomůže pochopit, jak život funguje. Tento objev potvrzuje, že adaptace na anaerobní prostředí není jedinečnou schopností jednobuněčných organismů, ale vyvíjí se i mezi mnohobuněčnými parazity. Jedinečný parazit Henneguya salminicola tak poskytuje příležitost studovat evoluční přechod od aerobního dýchání k výhradně anaerobnímu metabolismu.

Vědci tak mohou změnit své představy o formách života, které hledají mimo naši planetu. Nyní již není třeba hledat kyslík na povrchu konkrétní planety, abychom mohli předpovídat přítomnost života na ní nebo v podzemí. Mohou existovat složité formy života, které nespoléhají na energii kyslíku.