Японским исследователям из University of Tokyo удалось добиться значительного прогресса в области синтетической биологии, включив хлоропласты красной водоросли в клетки млекопитающих. Эта работа, опубликованная на портале Proceedings of the Japan Academy, продемонстрировала возможность наблюдения фотосинтетической активности в новых клетках в течение как минимум двух дней.
Фотосинтез, процесс, с помощью которого растения и некоторые микроорганизмы преобразуют солнечный свет в химическую энергию, имеет давнюю историю — первые свидетельства его существования датируются примерно 3,4 миллиарда лет назад. Прямые доказательства фотосинтетической активности, связанные с цианобактериями, появились около 1,8 миллиарда лет назад. Эти микробы были захвачены эукариотическими клетками, что привело к возникновению хлоропластов, позволяющих растениям выполнять фотосинтез.
В своём исследовании команда учёных выделила хлоропласты из одноклеточной красной водоросли, которая обитает в экстремальных условиях горячих вулканических источников. Эти хлоропласты активны при температурах ниже 37 градусов Цельсия и сохраняют свою морфологию даже при хранении при температуре 4 градуса Цельсия на протяжении шести дней.
Ученые провели культивацию выделенных хлоропластов с клетками яичника китайского хомячка, широко используемыми в биотехнологии. Результаты показали, что около 20% клеток захватили от одного до трех хлоропластов, а некоторые клетки содержали до 45 этих органелл. На второй день эксперимента клетки с хлоропластами демонстрировали более высокую скорость роста по сравнению с контрольными образцами.
Хлоропласты располагались в цитоплазме рядом с ядром и были окружены митохондриями. Исследователи использовали флуоресцентную микроскопию для визуализации хлоропластов, а также сканирующую электронную микроскопию для детального изучения их структуры. Хотя через четыре дня хлоропласты начали деградировать, активность фотосинтеза оставалась на высоком уровне на протяжении первых двух дней.
Это открытие сулит новые перспективы для создания искусственно фотосинтезирующих клеток, что может иметь значительные биотехнологические и экологические применения. Важно отметить, что подобный подход уже исследуется в других странах, например, в Китае, где ученые внедряли тилакоиды в хондроциты мышей.
Таким образом, работа японских ученых не только углубляет наше понимание фотосинтеза, но и прокладывает путь для новых технологий, которые могут изменить подход к клеточной биологии и медицине.
