RW Space

Когда ученые провели анализ ДНК осадка, взятого со дна Северного Ледовитого океана в 2010 году, они обнаружили нечто удивительное. Ранее неизвестный организм, принадлежащий к странному домену микробов, называемому архей, по-видимому, имел геномные характеристики, связанные с совершенно другим доменом — эукариотой.

Они назвали свое открытие Локиархеота, в честь гидротермального течения Loki’s Castle недалеко от Гренландии, где он был найден; но возникли сомнения. Мог ли образец быть загрязнен чем-то еще?

Теперь, благодаря работам японских ученых, эти сомнения можно развеять. Впервые они изолировали Локиархеота и вырастили его в лаборатории.

Это означает, что впервые исследователи могут тесно изучать живых Локиархеота, что может помочь нам найти наших самых древних предков на этой невероятной голубой планете.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Древо жизни в своей основе разделено на три области. Одна из них занята бактериями — одноклеточными микробами, которые не имеют ядра ​​или мембран связанных органелл и перемещаются, развевая волнообразные структуры, называемые жгутиками. Другой — это эукариоты, организмы, клетки которых имеют ядра и мембраны. В эту область входят люди, животные, растения и водоросли.

И есть археи. Они очень похожи на бактерии в том смысле, что им не хватает ядер и мембран связанных органелл, и они используют жгутики. Но есть несколько ключевых отличий. Они делятся по-разному. Их клеточные стенки состоят из немного другого материала. И их РНК достаточно отличается, чтобы разделить их на филогенетическое древо.

Но затем появилась Локиархеота, за которой последовали другие экземпляры архей с эукариотическими характеристиками. Они были названы Thorarchaeota, Odinarchaeota и Heimdallarchaeota.

В совокупности их называют архей Асгарда, и некоторые ученые считают, что они могут быть источником эукариотической жизни — возможно, после того, как археон, поглотил бактерию.

Но это трудно сказать без тщательного изучения организмов. Именно сюда приходят японские ученые. В 2006 году они извлекли осадок морского дна в Нанкайском прогибе, находящемся на 2533 метра ниже уровня моря.

Позже, анализ РНК образца выявил присутствие Локиархеота -подобного организма.

В целом эксперимент занял 12 лет. Исследователи назвали выращенный микроб Prometheoarchaeum syntrophicum — в честь Прометея, древнегреческого мифологического титана, которому приписывают создание людей из глины.

Они сделали несколько любопытных выводов. Во-первых, прометеоархей будет расти только в присутствии одного или двух других микроорганизмов, археона Methanogenium и бактерии Halodesulfovibrio. Когда прометеоархей расщепляет аминокислоты в пищу, он производит водород, который поглощают другие микробы.

Эксперименты показали, что если позволить водороду накапливаться вокруг, это может еще больше помешать и без того медленному росту прометеоархея, указывая на то, что археи имеют симбиотические отношения с другими микробами, в данном случае синтрофными — то есть рост одного вида или обоих зависит от того, чем питается другой.

Затем, когда организм был исследован под электронным микроскопом, ученые обнаружили необычную форму для археона — длинные щупальца, прорастающие из его тела, внутри которых укрывались его микробы-партнеры. Исследователи предположили, что когда уровень кислорода начал расти на Земле, этот организм мог переключиться на отношения с бактериями, которые использовали кислород, увеличивая свои шансы на выживание и вступая на путь эукариотической жизни.

И действительно, секвенирование ДНК выявило эукариотические характеристики, наблюдаемые у других архей Асгарда.

Очевидно, что нужно сделать больше. Прометеоархей может сильно отличаться от архей существовавших миллиардов лет назад. И это далеко не окончательное доказательство того, что эукариоты произошли от архей.

«Это монументальный документ, который отражает огромный объем работы и настойчивость», — сказал Nature, микробиолог Тидж Эттема из Вагенингенского университета.

Версия этой статьи была впервые опубликована в августе 2019 года.