Anthocerotibacter panamensis

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Cyanobakterien sind einer der unbesungenen Helden des Lebens auf der Erde. Sie entwickelten sich erstmals vor etwa 2,4 Milliarden Jahren zur Photosynthese und pumpten Tonnen Sauerstoff in die Atmosphäre – eine Periode, die als Großes Sauerstoffanreicherungsereignis bekannt ist –, die die Entwicklung mehrzelliger Lebensformen ermöglichte.

 

Unter der Leitung des Fakultätsmitglieds des Boyce Thompson Institute, Fay-Wei Li, haben Forscher eine neue Art von Cyanobakterien entdeckt, Anthocerotibacter panamensis, die helfen könnte zu beleuchten, wie sich die Photosynthese entwickelt hat, um die Welt, wie wir sie kennen, zu erschaffen. Die Arbeit wurde am 13.Mai in Current Biology veröffentlicht.

 

„Wir hatten nie vor, eine neue Spezies zu entdecken“, sagte Li. „Es war ein totaler Unfall.”

 

Sein Labor arbeitete an einem Projekt zur Isolierung von Cyanobakterien aus Hornkrautpflanzen und bemerkte etwas Seltsames in einer Probe aus einem Regenwald in Panama. Die Forscher sequenzierten die DNA des Cyanobakteriums und fanden heraus, dass es zu einer Gruppe namens Gloeobakterien gehörte, die extrem selten ist.

 

„Vor dieser Entdeckung wurden nur zwei Arten von Gloeobakterien isoliert“, sagte Li. “Es gibt auch eine dritte Gruppe von unkultivierten Arten aus der Arktis und Antarktis, aber niemand weiß, wie viele Arten in dieser Gruppe sind.”

 

Gloeobakterien wichen vor etwa 2 Milliarden Jahren von den häufiger untersuchten Phycobakterien ab. Die beiden Gruppen haben viele Unterschiede, und A. panamensis teilt einige Merkmale mit jedem.

Ähnlich wie bei anderen Gloeobakterien fehlen der neuen Art Thylakoide – die membrangebundenen Kompartimente, die der Ort der lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese in Phycobakterien und Pflanzen sind.

 

„Jetzt können wir ziemlich sicher sein, dass sich das Thylakoid in Phycobakterien entwickelt hat“, sagte Li.

 

Auf der anderen Seite macht A. panamensis Carotinoide – eine Gruppe von Verbindungen, die helfen, einen Organismus vor Sonnenschäden zu schützen – ähnlich wie Phycobakterien und Pflanzen, aber anders als die anderen Gloeobakterien.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich dieser spezielle Carotinoid-Biosyntheseweg im Vorfahren aller Cyanobakterien entwickelt hat und dann in einigen Gloeobakterien verloren gegangen ist“, sagte Li.

Li sagte, einer der interessanteren Befunde sei, dass A. panamensis nur sehr wenige Gene hat, die für die Proteine kodieren, die lichtabhängige Reaktionen durchführen. Die Forscher fanden heraus, dass die neue Art immer noch Photosynthese betreiben könnte, aber sehr langsam, was für synthetische Biologen von Interesse sein könnte.

„Wenn Sie einen kompletten Satz photosynthetischer Maschinen mit den wenigsten notwendigen Komponenten bauen wollen, dann könnte diese Art darüber informieren, wie das geht“, sagte Li. „Anthocerotibacter hat einen minimalen Satz von Photosystem-Untereinheiten, aber es funktioniert immer noch.”

Li ist außerdem außerordentlicher Assistenzprofessor für Pflanzenbiologie an der Cornell University. Zu den Co-Autoren des Papiers gehören Forscher der National Taiwan University in Taipeh und der Laval University in Kanada.