секреты эволюции

Многие живые организмы, включая насекомых и грибы, внутри своих клеток содержат «сожителей» — чаще всего это бактерии. Причем бактерии живут там постоянно, и обычно такой симбиоз приносит пользу обеим сторонам. Так, митохондрии, известные как «энергетические станции» клеток, и хлоропласты растений — это «потомки» бактерий, которые «поселились» внутри предка эукариотических клеток миллиард лет назад.

Чтобы лучше понять, как сформировалось такое «сожительство» в ходе эволюции, ученые из Швейцарской высшей технической школе Цюриха с помощью тончайшей иглы ввели бактерии внутрь клеток грибка Rhizopus microsporus. Так в грибок удалось успешно «внедрить» бактерию Mycetohabitans rhizoxinica, которая в природе образует эндосимбиоз с некоторыми штаммами этого грибка и производит токсин, защищающий их от хищников. Однако для эксперимента ученые использовали тот штамм R. microsporus, который изначально бактерию не содержал.

Бактерии даже проникали в некоторые из спор грибка, передаваясь потомству. Однако споры, содержащие M. rhizoxinica, прорастали плохо, и через два поколения бактерии переставали «наследоваться». Тогда ученые стали специально отбирать для размножения только споры с бактериями, и уже за 10 поколений грибок адаптировался к бактериальному «жильцу» и размножался так же эффективно, как ранее без него, — в том числе благодаря появлению в геноме грибка новых мутаций.

При этом ученые подчеркивают, что в природе устойчивым оказывается только «взаимовыгодный» симбиоз. В будущем, по словам руководителя исследования Джулии Ворхольт, такие искусственные симбиозы можно использовать, чтобы получать новые организмы с полезными свойствами, например, со способностью фиксировать углекислый газ или атмосферный азот. Это позволит улучшить экологическую обстановку и повысить устойчивость сельского хозяйства.