酸素を光合成共生進化の主要な選択圧とする

科学分野:

• 進化生物学、微生物学、共生研究

背景:

• 光合成共生は、炭素と酸素を供給することにより、生物圏にとって重要である。光合成共生の進化メカニズムは、大部分未知のままである。初期の光合成共生進化を研究するには、新しい実験システムが必要である。

研究 の 目的:

• 光合成共生進化を駆動する初期の選択圧を調査すること。非共生宿主システムを使用して初期の光合成共生イベントをモデル化すること。炭素または酸素供給が初期の主な利点であったかどうかを判断すること。

主な方法:

• 非経験的な宿主システムとして捕食性繊毛虫テトラヒメナ・サーモフィラを利用した。潜在的な共生生物として、真核藻類（クロレラ・バリアビリス）およびシアノバクテリア（シネココッカス・エロンガツス）を導入した。初期の地球の条件をシミュレートするために、低炭素および低酸素環境でシステムを培養した。

主要な成果:

• テトラヒメナ・サーモフィラは、藻類とシアノバクテリアの両方の獲物を容易に食作用した。低炭素培地で給餌した場合、有意な成長促進は見られなかった。低酸素条件下では、細胞内の藻類とシアノバクテリアが一時的な宿主の生存を支えることができた。

結論:

• 共生生物による酸素産生が、光合成共生進化の初期の利点であった可能性がある。現在の光合成共生で一般的な炭素供給は、二次的な進化イベントを表す可能性が高い。初期の光合成共生は、酸素が重要であった無酸素または低酸素環境で進化した可能性が高い。