Современные растения
Категории / Биология / Современные растения / Биохимическая загадка крошечных океанических растений

Биохимическая загадка крошечных океанических растений

Источник: icr.org

Изображение диатомовой водоросли под электронным микроскопомФосфор, 15-ый элемент в периодической системе химических элементов, считается основным компонентом всех клеточных мембран. Но недавнее открытие одноклеточных фотосинтезирующих организмов, которые выживают без фосфора в своих мембранах, требует нескольких значительных изменений в учебниках по биохимии.1

В Саргассовом море, которое находится в северной части Атлантики, наблюдается дефицит фосфора. Исследователи из многочисленных учреждений и университетов нашли несколько автотрофов, к которым относятся диатомеи (саргассовые водоросли) и четыре рода фотосинтетических бактерий, которые могут создавать заменители клеточных мембран. 

В исследовании, опубликованном в электронном издании журнала Nature, ученые сообщают, что бактерии заменяют стандартные фосфоросодержащие молекулы соединением серы, которое называется сульфохиновасил диацилглицерол (sulphoquinovosyl diacylglycerol или SQDG).2 Данному веществу (SQDG), которое бактерии содержат в своем составе, не нужен не только фосфор, оно не нуждаются в азоте тоже! 

Эти крошечные существа по-прежнему имеет небольшую долю фосфора в составе своих ДНК, но они могут использовать значительно меньшее количество этого вещества, производя собственные фосфоролипидные заменители.

Что делает фосфор ключевым элементом в составе мембран? Его атомы могут легко обеспечить отрицательный заряд для молекул мембраны. Таким образом, масляные концы фосфолипидов автоматически блокируются, а заряженные, фосфорные концы ориентируются в сторону океанской воды вне клетки или жидкой цитоплазмы внутри клетки. 

Сульфонатная группа SQDG с отрицательным зарядом функционально подобна фосфатным группам фосфолипидов. Хотя они не так эффективны и, возможно, требуют большего количества энергии для синтеза, «сульфокислоты этого типа являются очень химически стабильными и характеризуются высоким показателем кислотности». 3Как стабильность, так и кислотность позволяют SQDG выполнять свою роль.

Эти крошечные клетки растительного происхождения способны к такому виду химического замещения, поскольку они имеют необходимое «техническое обеспечение» для этого. Они уже имеют тонко настроенные механизмы ферментативного действия, АТФ и УДФ (энергосберегающие вещества), а также кофактор ДГАФ.4 Таким образом, эти растения хорошо оснащены для выживания даже в самые тяжелые времена. 

Ведущий автор Бенджамин Ван Моой сказал:

«Цианобактерии могут образовывать мембраны без участия питательных веществ, фосфора и азота».1

Новое открытие бросает вызов общепринятому пониманию биохимических процессов. Ван Моой из Океанографического института Вудс-Хоул сказал в пресс-релизе: 

«Возможно, здесь есть определенный основной принцип, который мы найдем».

Пожалуй, самым главным принципом является то, что мембраны этих клеток, для образования которых необходимы четкость структуры и наличие системы хранения информации, не появились вследствие определенных случайных процессов, протекавших в природе. На самом деле они являются частью «резервной» системы, которую заложил Творец с самого начала. И согласно модели сотворения, мы можем прогнозировать, что по мере развития науки будет выявлено все больше таких «резервных» систем.

Вас также может заинтересовать:

Ссылки:

  1. Phytoplankton Cell Membranes Challenge Fundamentals of Biochemistry. Woods Hole Oceanographic Institution news release, February 2, 2009.

  2. Van Mooy, B. A. S. et al. Phytoplankton in the ocean use non-phosphorus lipids in response to phosphorus scarcity. Nature. Published online February 1, 2009.

  3. Howard, K. P. and J. H. Prestegard. 1996. Conformation of Sulfoquinovosyldiacylglycerol Bound to a Magnetically Oriented Membrane System. Biophysical Journal. 71 (5): 2573-2582.

  4. Kleppinger-Sparace, K. F., and Mudd, B. J. 1990. Biosynthesis of Sulfoquinovosyldiacylglycerol in Higher Plants. Plant Physiology. 93: 256-263.