Elisabeth Hehenberger získala prestižní grant na výzkum evoluce fotosyntézy
Před více než 1,5 miliardy let nastal zásadní evoluční zlom: buňka pohltila bakterii, která se následně přeměnila na buněčnou organelu umožňující využívat světlo k výrobě energie (tj. fotosyntéza). Tento děj změnil podobu naší planety. Vedl k rozvoji obrovské rozmanitosti rostlin a řas, které nejen produkují kyslík a absorbují oxid uhličitý ovlivňující klima, ale také tvoří základ potravního řetězce. Jak přesně k této pradávné evoluční události došlo, bude řešit Elisabeth Hehenberger z Biologického centra Akademie věd ČR. Na svůj výzkum získala prestižní evropský grant ERC Consolidator na 5 let ve výši 2 milionů Euro. Výsledky grantové soutěže dnes oznámila Evropská rada pro výzkum (ERC). Z počtu 2313 žadatelů z celé Evropy se svými návrhy uspělo 328 vědců a vědkyň, jimž rada rozdá 678 milionů Euro. Z České republiky uspělo 10 žadatelů.
Přeměna pohlcené bakterie - konkrétně sinice schopné fotosyntézy – na plastid (u rostlin chloroplast), jenž je součástí eukaryotické buňky, byla klíčovým momentem ve vývoji života na Zemi. Přesný průběh tohoto pradávného procesu však zůstává neobjasněný, protože všechny stopy zahladil čas. Průlom přinesl až výzkum kleptoplastie (doslova „kradení plastidů“), což je fascinující schopnost některých organismů dočasně „krást“ plastidy z fotosyntetizujících buněk a využívat je k vlastní potřebě. „Když jsme zkoumali kleptoplastidický organismus, když jsem byla postdok, dokázali jsme jako první prokázat určité pořadí kroků během plastidové endosymbiózy,“ vysvětluje bioložka Elisabeth Hehenberger, pro níž byl tento objev zlomovým okamžikem vědecké kariéry. Rozhodla se proto zaměřit na studium těchto „plastidy kradoucích“ organismů, které jí pomohou rozklíčovat prastarý evoluční proces integrace plastidů.
Organismy se schopností krást plastidy jsou velmi vzácné. Výjimku tvoří obrněnky, což je druhově velmi bohatá skupina jednobuněčných mikroorganismů hrajících klíčovou roli v mořských ekosystémech po celém světě. Rozpoznat, které obrněnky mají tuto schopnost, je však velmi složité a dosud byly objevovány jen náhodně. Navíc jejich studium je mimořádně obtížné kvůli jejich rozsáhlým genomům (některé mají skoro stokrát větší genom, než je lidský) a také proto, že je náročné uchovávat je v laboratorních podmínkách, když dosud většinou nejsou známy jejich potravní zdroje.
Mikroskopické snímky různých druhů obrněnek (dinoflagellates) rodu Dinophysis. Foto: Elisabeth Hehenberger, BC AV ČR
Tým Elisabeth Hehenberger bude hledat vzácné obrněnky s těmito jedinečnými schopnostmi v mořích Švédska, Španělska a Japonska. Plánují využívat i supermoderní přístroj pro třídění buněk pomocí obrazové analýzy, která dokáže na základě barvy plastidů identifikovat nové kleptoplastidické obrněnky. Následně je budou zkoumat pomocí řady špičkových metod a experimentů, aby bylo možné zachytit proces endosymbiózy. Díky nově vyvinuté metodě hyperLOPIT, která umožňuje sledovat tisíce proteinů v buňce, bude tým také zkoumat, co se děje se samotným ukradeným plastidem během jeho začleňování do nové buňky.
Nový, dosud nepopsaný druh obrněnky, s nímž Elisabeth Hehenberger pracovala během postdoktorského pobytu v Kanadě. Na druhém snímku z fluorescenčního mikroscopu jsou zvýrazněné plastidy. Foto: Elisabeth Hehenberger, BC AV ČR
Díky prestižnímu ERC grantu má Elisabeth Hehenberger jedinečnou příležitost využít své bohaté zkušenosti s náročnou skupinou obrněnek k objasnění zásadní evoluční proměny. „Jelikož se jedná o tak významný a evolučně starý proces, jsme přesvědčeni, že naše výsledky ovlivní výzkum mnoha modelových systémů endosymbiózy. Když pochopíme, jak tento proces funguje a budeme ho schopni uměle vytvořit, můžeme v budoucnu ovlivnit celou řadu oblastí, od ochrany mořských ekosystémů, přes udržitelnou výrobu energie, efektivnější zemědělství až po výrobu biopaliv,“ dodává Elisabeth Hehenberger.
