Miről mesél egy újonnan felfedezett, fagocitáló egysejtű?

Bevallom, szeretem a rendszertant. Nem kimondottan az a tantárgy, diszciplína, amit szeretni szokás. Sőt túl sok hallgató tartja feleslegesnek, telefonkönyv magoláshoz hasonlatosnak. Diákként én sem voltam mindig odáig érte. A sok latin fajnév, a túlságosan hasonló növények bizony el tudják tántorítani az embert a tárgy szeretetétől. Azóta viszont megszerettem a rendszertannak azt a részét, ami az evolúciós történetről szól (márpedig a modern fejlődéstörténeti rendszertan teljes egészében arról szól).

Most két újonnan felfedezett fajról írok, amelyek a vörösalgák (Rhodophyta) rokonságába tartoznak, de velük ellentétben képesek a fagocitózisra (más sejtek bekebelezésére), ami kimondottan ritka a növények körében. Így utalnak arra az ősi állapotra, amikor az elsődleges plasztisszal rendelkező növények (Archaeplastida) bekebelezték a plasztisz ősét, egy cianobaktériumot.

De lehet, hogy egy kicsit túl nagyon ugrottan a történetben. A növényekről általánosan az a vélekedés, hogy egy helyben üldögélnek, a napfény energiáját felhasználva maguk állítják elő szerves anyagaikat a levegőben található széndioxidból és közben még oxigént is eresztenek a környezetbe. Mindezt a csodát a plasztisznak (színtest) nevezett sejtszervük segítségével képesek véghezvinni a fotoszintézisnek nevezett folyamat során.

A plasztisz őse egy cianobaktérium, amelyet egy eukarióta egysejtű bekebelezett és vele egyre szorosabb kapcsolatot kialakítva vált sejtszervvé. Ezeket a növényeket hívjuk elsődleges plasztisszal rendelkező növényeknek (sőt növénynek igazából csak ezeket hívjuk). Jelenleg három nagy csoportot különböztetünk meg: a kékeszöld moszatokat (Glaucophyta), a vörösmoszatokat (Rhodophyta) és a zöld növényeket (Viridiplantae). A kékeszöld moszatoknak összesen 15 faja ismert, érdekességük, hogy plasztiszuk két membránja között megtalálható a baktériumokra jellemző murein sejtfal. A zöld növények közé tartoznak a szározföldi növények is, amelyeket a kedves olvasó biztosan jól ismeri. A vörösmoszatok egy fajgazdag csoport, ahova igen nagy méretű, többsejtű élőlények is tartoznak. Tengeri vízalatti nézelődés során is belefuthatunk képviselőikbe és a tányérunkra is kerülhet belőle a (szusihoz használt Nori például vörösalga).

Hipotetikus kinézete az első növénynek, amely még két ostorral rendelkezik (flagellum), de már van színteste (plastid). Forrás: Spiegel 2012

A vörösmoszatok nagyon nem mozgolódnak. Körükből nem ismert még ostoros forma sem. Mind az ősinek tekintett kékeszöld algák között találunk ostoros formát, mind a zöld növények között. Mivel a kétostoros forma elég jellemző a növényekre és a rokonságukra, így az ősük is ilyen lehetett. Sőt, mivel még nem rendelkezett a fotoszintézis képességével, így más sejtek bekebelezésével (fagocitózis) volt kénytelen szerezni táplálékát (Spiegel 2012). Ilyen ősi jelleggel bíró élőlény találtak egy ukrán tóban és Vietnam partjainál levő korallzátonynál vett mintában.

A Rhodelphis limneticus fénymikroszkóppal (balról az első két ábra) és elekromikroszkóppal megfigyelve (jobb oldali ábra). A két ostor minden képen jól látható. A skálavonal 10 mikrométer.

A keresztségben a Rhodelphis limneticus és Rhodelphis marinus nevet kapó (Gawryluk et al. 2019) egysejtű élőlényeknek két ostora van, más sejtek bekebelezésével táplálkoznak (egy videó erről itt), megfigyelhető színtestük nincs. Genetikai állományuk vizsgálata alapján viszont a vörösalgák testvérei.

A növények fő csoportjainak egymáshoz való viszonya és az újonnan leírt Rhodelphis fajok elhelyezkedése.

További érdekessége ezen élőlényeknek, hogy bennük a színtestnek látható nyoma nincs. Biztosan volt nekik, mert sejtmagjukban találhatóak olyan gének, amelyek a plasztiszból kerültek oda. Viszont a fotoszintézishez szükséges gének hiányoznak. A plasztisznak (ami valamilyen minimális formában ott lehet, csak nem vették észre) egyéb anyagcsereutakban lehet szerepe. Érdekes módon a plasztisz genomot nem sikerült azonosítani, lehet, hogy az teljesen elveszett.


A Rhodelphis genetikai állománya nagy és benne sok intron található. Ezzel nem tér el nagyon a szárazföldi növények genomjától (persze azoknál kisebb). Viszont a vörösalgák genomja sokkal kompaktabb és kevés intron van bennük. Így például kijelenthető, hogy ez levezetett bélyeg a vörösalgáknál, a vörösmoszatok egyszerűsödtek (ebben a tekintetben) evolúciójuk során.


Az elsődleges plasztisszal rendelkező élőlények (növények) történetét az új felfedezés fényében úgy mesélhetjük el, hogy "egyszer volt, hol nem volt egy kétostorú, fagocitálni képes sejt, amely bekebelezett egy cianobaktériumot, amit ahelyett, hogy megemésztett volna, a rabszolgájává tett, hogy neki szerves vegyületeket állítson elő. Ez a leszármazási vonal sokáig megtartotta a fagocitózis képességét, így nappal fotoszintetizált, de sötétben képes volt ragadozó életmódra." A későbbi, csak fotoszintetizáló leszármazottak bizonyultak hosszútávon sikeresnek, jelenleg egy zöldalga csoportban a Prasinophytában (a klád parafiletikus!) vannak fagocitózisra képes fajok (Maruyama és Kim, 2013).

Az új felfedezés rámutat, hogy a fagocitózis képessége a nagy kládok elválásáig is megmaradt, tehát nem veszett el az Archaeplastida evolúció korai szakaszában, ahogy azt eddig gondolták.

Csak a rendszertan finomságai iránt érdeklődőknek jelzem, hogy a leírók a két fajt külön törzsbe sorolták (Rhodelphidia), és mivel a Linné-i rendszerben osztálynak, rendnek és családnak is kell lennie, így Rhodelphea osztály, Rhodelphida rend és Rhodelphidae család is keletkezett. Ezzel szemben a kladisztikus rendszertan az elágazásokra fókuszál, és ott nem kell ennyi felesleges hierarchiaszintet beiktatni két darab, azonos nemzettségbe sorolt fajért. Hátha egyszer elterjed a kladisztikus szemlélet!

Hivatkozott irodalom

Spiegel, F. W. 2012. Contemplating the first Plantae. Science 335(6070): 809–810
Maruyama, S. és Kim, E. 2013. A modern descendant of early green algal phagotrophs. Current Biology 23(12): 1081–1084
Gawryluk, R. M. R., Tikhonenkov, D. V., Hehenberger, E., Husnik, F., Mylnikov, A. P. és Keeling, P. J. 2019. Non-photosynthetic predators are sister to red algae. Nature 572(7768): 240–243