Shkencëtarët shpjegojnë formimin unik të algave të lashta që evoluan fotosintezën dhe oksigjenuan planetin

Shkencëtarët kanë zbuluar për herë të parë se si algat blu-jeshile – të dukshme si zhulja e gjelbër e rrëshqitshme në ujërat e ndenjur, shtretërit e lumenjve dhe brigjeve të detit – gërshetohet në struktura të mëdha si rrjetë.

Një ekip në Universitetin Nottingham Trent dhe Universitetin Loughborough ka zbuluar mekanizmin fizik pas modeleve gjeometrike të formuara nga cianobakteret , një nga format më të vjetra dhe më të bollshme të jetës në Tokë, dhe që ka luajtur një rol kryesor në evolucionin e planetit tonë.

Hulumtimi, për të cilin Ph.D. studentët Mixon Faluweki dhe Jan Cammann janë autorë bashkë-drejtues, është botuar në revistën Physical Review Letters .

Cianobakteret e lashta ishin forma e parë e jetës që zhvilluan fotosintezën dhe janë përgjegjëse për injektimin e oksigjenit në mjedisin e Tokës, duke hedhur kështu themelet për shfaqjen e formave komplekse të jetës me të cilat jemi njohur sot.

Cianobakteret e sotme vazhdojnë të luajnë një rol kyç në ruajtjen e përbërjes së atmosferës dhe oqeaneve të sotme. Për ta ndihmuar atë të mbijetojë, shumë specie rriten gjithashtu në zinxhirë të gjatë qelizash që zvarriten nëpër sipërfaqe dhe thurin së bashku në rrjete të mëdha filamente të lidhura ngushtë për disa orë ose ditë.

Megjithatë, deri më tani, origjina e këtyre modeleve të rrjetës ose rrjetës i ka habitur shkencëtarët.

Duke përdorur teknika të avancuara të mikroskopisë, simulime dhe modele teorike , studiuesit kanë zbuluar se si ndërveprimet midis fijeve të ngjashme me fije i bëjnë ato të bashkohen së bashku dhe të ndërtojnë struktura.

Ata zbuluan se kur cianobakteret janë të pranishme me një densitet mjaft të lartë, ato fillojnë të organizohen në modelin e tyre të rrjetës, si rezultat i vetëm disa rregullave të thjeshta.

Ndërsa bakteret lëvizin, ato përplasen me njëra-tjetrën. Në shumicën e rasteve, filamentet kalojnë mbi ose nën njëri-tjetrin, por herë pas here njëri devijohet dhe kthehet për të udhëtuar së bashku me tjetrin. Këto dy filamente ndjekin njëri-tjetrin për një kohë, përpara se njëri të ndahet.

Këto ndërveprime çojnë në formimin e tufave të filamenteve të rreshtuara të cilat organizojnë koloni më të dendura në rrjete të përhapura.

Studiuesit kanë zhvilluar një model që parashikon me sukses densitetin dhe shkallën tipike të modeleve emergjente, duke përfshirë lëvizjen dhe luhatjet e formës së filamenteve.

Ekipi thotë se gjetjet hapin rrugën për një hetim frymëzues në të ardhmen se si lloje të ndryshme bakteresh vetëorganizohen për të formuar struktura.

Kjo mund të përmirësojë të kuptuarit tonë se si formohen biofilmat bakterial – koleksionet e baktereve që janë ngjitur në një sipërfaqe dhe njëra-tjetrën. Kjo njohuri është kritike duke pasur parasysh rolin e tyre qendror në procese të ndryshme, të tilla si infeksionet njerëzore, degradimi i mjedisit dhe bioinxhinieria.

Dr. Marco Mazza, Asistent Profesor në Matematikën e Aplikuar në Universitetin Loughborough, tha: “Ne kemi demonstruar se modelet emergjente të kolonive të cianobaktereve mund të kuptohen si rezultat kolektiv i lëvizjes së pavarur të qelizave me ndërveprime të thjeshta.

“Kur zbatohen me kujdes, mjetet moderne të mekanikës statistikore jo ekuilibër mund të ofrojnë parashikime të fuqishme edhe në sistemet e gjalla.”

Dr. Lucas Goehring, Profesor i Fizikës në Shkollën e Shkencës dhe Teknologjisë të Universitetit të Nottingham Trent, tha: “Cyanobakteret janë ndër organizmat më të bollshëm dhe të lashtë të Tokës dhe kanë krijuar fotosintezën. Ata janë gjithashtu organizmi më i hershëm që ka eksperimentuar me shumëqelizore.

“Ky mikroorganizëm jashtëzakonisht i rëndësishëm, por pa pretendime, është i përfshirë në procese me rëndësi globale, siç është ekuilibri i oksigjenit dhe azotit. Megjithatë, pavarësisht nga rëndësia e tij për zhvillimin e jetës komplekse, deri më tani nuk është identifikuar asnjë mekanizëm për të shpjeguar sjelljen e tyre kolektive. .”