Сучасні рослини
Категорії / Біологія / Сучасні рослини / Біохімічна загадка крихітних океанічних рослин

Біохімічна загадка крихітних океанічних рослин

Джерело: icr.org

Зображення діатомовї водорості під електронним мікроскопомФосфор, 15-ий елемент у періодичній таблиці хімічних елементів, вважається основним компонентом усіх клітинних мембран. Але нещодавнє відкриття одноклітинних фотосинтезуючих організмів, що виживають без фосфору у своїх мембранах, вимагає кількох значних змін у підручниках з біохімії.1

У Саргасовому морі, що знаходиться у північній частині Атлантики, спостерігається дефіцит фосфору. Дослідники з численних установ та університетів знайшли декілька автотрофів, до яких належать діатомеї (саргасові водорості) і чотири роди фотосинтетичних бактерій, які можуть створювати замінники клітинних мембран. 

У дослідженні, опублікованому в електронному виданні журналу Nature, вчені повідомляють, що бактерії заміщують стандартні молекули, які містять фосфор, сполукою сірки, яка називається сульфохіновасил діацилгліцерол (sulphoquinovosyl diacylglycerol або SQDG).2 Бактеріям, які містять дану речовину у своєму складі, не потрібен не лише фосфор, вони не потребують азоту теж! 

Ці крихітні істоти, проте, все ж містять певну кількість фосфору у своїх ДНК, але вони можуть використовувати значно менше цієї речовини, виробляючи власні фосфороліпідні замінники.

Що робить фосфор ключовим елементом у складі мембран? Його атоми можуть легко забезпечити негативний заряд для молекул мембрани. Таким чином, масляні кінці фосфоліпідів автоматично блокуються, а заряджені, фосфорні кінці орієнтуються в сторону океанської води поза межами клітини або рідкої цитоплазми в середині клітини. 

Сульфонатна група SQDG з негативним зарядом функціонально подібна фосфатним группам фосфоліпідів. Хоча вони не такі ефективні і, можливо, вимагають більшої кількості енергії для синтезу, «сульфокислоти цього типу є дуже хімічно стабільними і характеризуються високим значенням кислотності».3 Як стабільність, так і кислотність дозволяють SQDG виконувати свою роль.

Ці крихітні клітини рослинного походження здатні до такого виду хімічного заміщення, оскільки вони мають необхідне «технічне забезпечення» для цього. Вони вже мають тонко налаштовані механізми ферментативної дії, АТФ і УДФ (енергозберігаючі хімікати), а також кофактор ДГАФ.4 Таким чином, ці рослини добре оснащені для виживання навіть у найважчі часи. 

Провідний автор Бенджамін Ван Моой сказав:

«Ціанобактерії можуть утворювати мембрани без участі поживних речовин, фосфору й азоту».1

Нове відкриття кидає виклик загальноприйнятому розумінню біохімічних процесів. Ван Моой з Океанографічного інституту Вудс-Хоул сказав в прес-релізі: 

«Можливо, тут є певний основний принцип, який ми віднайдемо».

Мабуть, найголовнішим принципом є те, що мембрани цих клітин, для утворення яких необхідні чіткість структури та наявність системи зберігання інформації, не з’явились внаслідок певних випадкових природних процесів. Насправді ж вони є частиною «резервної» системи, яку заклав Творець із самого початку. І згідно моделі створення, ми можемо прогнозувати, що в міру розвитку науки буде виявлено все більше таких «резервних» систем.

Вас також може зацікавити:

Посилання:

  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.