A szimbiózis csodái – Kondorosi Éva rendes tag székfoglaló előadása

A szimbiózis az életünk része. A bennünk élő mikroorganizmusok nélkül gyengék, életképtelenek lennénk. De ez igaz az állatokra és növényekre is, amelyeknél a hiányzó, életfontosságú tápanyagokat, aminosavakat, vitaminokat vagy ásványi anyagokat a mikroorganizmusok biztosítják a gazdaszervezetnek. A szárazföldi növények megjelenését 450-500 millió évvel ezelőtt egy gombával létrejött szimbiózis segítette elő, amely az akkori gyér talajból foszfort, vizet és nitrogént juttatott a növénybe. A nitrogén a szerves molekulák, így a fehérjék és a DNS alapeleme, amelyhez az állatok növényi táplálékkal jutnak, míg a növényeknek ezt a nitrogénforrásokban szegény talajokból kell felvenniük. A természetben 60 millió évvel ezelőtt létrejött egy speciális szimbiózis a pillangós virágú növények (lucerna, borsó, bab, szója…) és a Rhizobium talajbaktériumok között, amelyek a levegőben lévő nitrogéngázt kötik meg és alakítják át a növények számára alkalmas nitrogénforrássá. Mindegyik növénynek saját baktériumpartnere van, egymást felismerve jön létre a szimbiózis, egy új növényi szerv, a gyökérgümő kialakulása, amelynek sejtjeiben élnek és alakulnak át a baktériumok nitrogénkötő bakteroidokká.

Kondorosi Éva Fotó: mta.hu/Szigeti Tamás

Képgaléria a székfoglalórólKondorosi Éva az 1980-as években kapcsolódott be ebbe a kutatásba, és azóta is ez a fő kutatási területe, mert – elmondása szerint – „minél többet tudunk, annál több kérdés merül fel, és számtalan csoda tárul elénk”. Így tízévenként más, sokszor nem várt területekre vitte a szimbiózis kutatása. Az első tíz évben a mikrobiális genetika, molekuláris biológia volt a meghatározó. Annak a megértésére törekedtek, hogy hogyan választja ki a növény baktériumpartnerét a milliárdnyi talajbaktérium közül, és mi módon idézi elő a baktériumpartner a gazdanövényben a gyökérgümők kialakulását. Ez egy titkos nyelv felismeréséhez vezetett a növény és a baktérium között, amely speciális jelmolekulák küldésén, felismerésén és válaszán alapszik.

Majd ezt követte a baktériumok által indukált gümőfejlődés mechanizmusának megértése. Miképpen aktiválódnak a differenciálódott gyökérsejtek osztódásra, az osztódó sejttömegből hogyan alakul ki a komplex gümőstruktúra, és azon belül hogyan nőnek óriás sejtekké a Rhizobiummal fertőzött szimbiotikus sejtek? Ezek a kérdések az előadót a növényi sejtciklus szabályozása, a fejlődésbiológia (a szimbiózison túlmenően más növényre kiterjesztve) területére vezették, új kulcsfontosságú sejtciklusgének felfedezéséhez, általános érvényű felfedezésekkel a sejtdifferenciációt és a poliploid sejtek kialakulását illetően.

Az utolsó periódus a növényi sejtek és a bennük élő baktériumok duettje, koordinált és hasonló mechanizmusokra épülő lépcsőzetes átalakulása a végső nitrogénkötő állapotig. Ennek kapcsán kimutatták, hogy a baktériumok is képesek differenciálódásra; a genomjuk amplifikálásával nagyra nőni és véglegesen átalakulni nem osztódó sejtekké. A baktériumok differenciálódásáért felelős növényi faktorokat keresve felfedeztek egy olyan géncsaládot, amely csak a pillangós virágú növényekben található meg, és amelynek tagjai csak a szimbiotikus sejtekben fejeződnek ki. Ezek a gének ciszteinben gazdag NCR peptideket termelnek, és a baktériumok átalakulását idézik elő. Medicago truncatula modellnövényben legalább 700 NCR gén van, amelyek közül többnek erős, széles spektrumú in vitro antimikrobiális hatása van, több ponton támadva, gyorsan ölve a baktériumokat, de a gombákat is. Bár az elsődleges cél a peptidek szimbiózisban betöltött szerepének megértése, ezek az eredmények ismét újabb területekre vezettek, új antibiotikumok előállításához, molekuláris mechanizmusuk megértéséhez és az antibiotikum-rezisztens törzsek eliminálásához.

Kondorosi Éva szavaival: „Szerencsém volt. Jó indíttatást kaptam az ELTE szakbiológus szakán, majd a Szegedi Biológiai Központban Duda Ernő, Venetianer Pál és munkatársaik révén, de pályám meghatározó lépése mégis a férjemmel, Kondorosi Ádámmal és munkatársaival végzett közös munka volt. Ebben a pezsgő, lelkes, kritikus és építő tudományos légkörben/iskolában, amelyre a legnagyobb igényesség, a nagy és izgalmas biológiai kérdésekre adott válasz volt a jellemző, váltam én is igazi, elhivatott kutatóvá.”