Фотосинтезирующие бактерии, в частности цианобактерии, сыграли ключевую роль в формировании Земли: они насытили атмосферу кислородом около 2,5 млрд лет назад, сделав возможной аэробную жизнь. Сегодня эти организмы важны для глобального производства биомассы и круговорота углерода и азота — они выживают в экстремальных условиях, от горячих источников до Арктики.
Исследователи из Австрийского института науки и технологий изучили многоклеточную цианобактерию Anabaena sp. PCC 7120. Раньше считалось, что в клетках этой бактерии есть система ParMR, которая помогает распределять небольшие дополнительные фрагменты ДНК (плазмиды) при делении. Но ученые обнаружили: у Anabaena эта система изменилась — теперь она не занимается распределением генетического материала, а отвечает за поддержание правильной формы клетки.
Эксперименты показали, что компонент ParR перестал связываться с ДНК и стал ассоциироваться с внутренней клеточной мембраной, а ParM формирует сети филаментов под мембраной — наподобие клеточного кортекса.
С помощью криоэлектронной микроскопии ученые установили, что филаменты (белковые нити) Anabaena биполярны (могут расти и сжиматься с обоих концов), в отличие от полярных филаментов в других бактериях. Когда систему удалили из клеток, те потеряли прямоугольную форму и стали круглыми и набухшими. Это подтвердило ее роль в поддержании морфологии, а не в сегрегации ДНК. В итоге систему переименовали в CorMR.
Биоинформатический анализ показал, что изменения происходили в четыре этапа: перемещение из плазмиды в хромосому, структурные изменения компонентов, появление способности связываться с мембранами и переход под контроль дополнительной белковой системы. Так древний механизм сегрегации ДНК эволюционировал в систему контроля формы клетки.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, когда появились и какими были первые растения на Земле.
