Wetenschappers hebben de evolutionaire reis onthuld van een weinig bekende amoebe, Paulinella chromatophora, die fotosynthese verwierf via een endosymbiotische relatie met een cyanobacterie. Deze ontdekking werpt licht op de ingewikkelde mechanismen achter de evolutie van complexe cellulaire structuren en functies.

Paulinella chromatophora is een eencellig organisme dat over unieke fotosynthetische vermogens beschikt, waardoor het zonlicht via bladgroenkorrels in energie kan omzetten. Chloroplasten zijn organellen die voorkomen in plantencellen en enkele andere organismen en die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese. In tegenstelling tot planten en algen verwierf Paulinella chromatophora zijn fotosynthetische capaciteiten echter via een ongebruikelijk proces.

Onderzoekers zijn al lange tijd gefascineerd door de oorsprong van bladgroenkorrels en de opmerkelijke diversiteit aan fotosynthetische organismen. In een recente studie gepubliceerd in het tijdschrift "Nature Communications" onderzochten wetenschappers van de Universiteit van British Columbia (UBC) en de Universiteit van Wenen de evolutionaire geschiedenis van Paulinella chromatophora en ontdekten hoe deze zijn fotosynthetische bekwaamheid verwierf.

Het team voerde gedetailleerde genomische en moleculaire analyses uit om de evolutionaire stappen te volgen die leidden tot de verwerving van fotosynthese in Paulinella chromatophora. Ze ontdekten dat de amoebe een fotosynthetische cyanobacterie had overspoeld, die vervolgens een endosymbiont werd en in een symbiotische relatie leefde in het cytoplasma van de amoebe.

Gedurende miljoenen jaren van co-evolutie heeft de cyanobacteriële endosymbiont geleidelijk zijn fotosynthetische genen overgedragen naar de kern van de amoebe. Door deze genetische overdracht kon Paulinella chromatophora de fotosynthesemachinerie in zijn eigen cellen tot expressie brengen en behouden. De amoebe heeft in wezen de cyanobacterie gedomesticeerd en zijn fotosynthetische vermogens in zijn eigen genoom geïntegreerd.

Deze opmerkelijke evolutionaire gebeurtenis vond ongeveer 100 miljoen jaar geleden plaats, waardoor Paulinella chromatophora een ‘levend fossiel’ is geworden dat een glimp van de vroege stadia van de fotosynthetische evolutie bewaart.

"Deze ontdekking toont de buitengewone creativiteit van de evolutie aan en hoe complexe biologische systemen kunnen ontstaan ​​door symbiotische associaties tussen verschillende organismen", zegt professor Patrick Keeling, senior auteur van het onderzoek. "Paulinella chromatophora dient als een uniek model voor het bestuderen van de oorsprong van fotosynthese en de dynamische processen die de evolutie van het cellulaire leven vormgeven."

Het onderzoek biedt waardevolle inzichten in de fundamentele mechanismen die de verwerving en evolutie van fotosynthese aandrijven, en werpt licht op de opmerkelijke symbiotische relaties die de diversiteit van het leven op aarde hebben gevormd.