Максим Ухин
«Матрешка» жизни до конца еще не разобрана. Даже в микроскопическом планктоне могут быть свои паразиты. Иллюстрация GigaChat
Обнаружен новый микроорганизм, получивший название Sukunaarchaeum mirabile. Его геном состоит всего из 238 тыс. пар оснований – это менее половины от ранее известного минимального генома архей.
Открытие микроба Sukunaarchaeum mirabile сделала международная команда биологов из Канады и Японии, во главе с геномщиком Рё Харадой из Университета Далхаузи. Интересно – где ученые нашли этот необычный организм?.. Исследуя ДНК морского планктона Citharistes regius.
Результаты работы интернациональной группы ученых опубликованы на сервере препринтов bioRxiv. Английское название статьи – A cellular entity retaining only its replicative core: Hidden archaeal lineage with an ultra-reduced genome («Клеточное образование, сохраняющее только свое репликативное ядро: скрытая архейская линия с ультраредуцированным геномом»).
Итак, Sukunaarchaeum mirabile живет как паразит в клетках планктона Citharistes regius и почти полностью лишен метаболических функций, сохранив лишь гены, необходимые для репликации ДНК, транскрипции и трансляции. Он способен самостоятельно создавать рибосомы и мРНК, но полностью зависит от хозяина в получении энергии и синтеза необходимых веществ. Это ставит его на грань между живыми клетками и вирусами.
Вообще в биологии археи (от греческого архайос – древний, изначальный) – это одноклеточные микроорганизмы без ядра и мембранных органелл. Чтобы было понятно, насколько древний, надо применить геологическую шкалу времени: по абсолютному летоисчислению, начало архейского эона – 3500 млн лет назад – конец 2600 +/– 100 млн лет назад. Вот ближе к последней дате и относятся эти биологические объекты – археи.
Современная систематика относит археи к обособленному домену жизни. Это и не бактерии, и не эукариоты (живые клетки, обладающие ядром). Это нечто свое. Они часто живут в экстремальных условиях (горячие источники, соляные озера), но встречаются и повсюду – в почве, океанах и даже в нашем кишечнике (помогают переваривать пищу и участвуют в биогеохимических циклах).
Хотя археи похожи на бактерии внешне, по своему клеточному строению и биохимии они уникальны. Например, у них особые мембранные липиды и механизмы транскрипции, ближе к эукариотам. Благодаря этому они занимают особое место на дереве жизни и помогают понять эволюцию и происхождение жизни на Земле. Эти микроорганизмы участвуют в круговоротах углерода, азота и серы в природе. Археи – главные игроки в производстве природного метана и очистке сточных вод. При этом они могут воздействовать на климат через выбросы парниковых газов.
И вот, оказывается, внутри этой архейской «простоты» научились существовать еще более простые биологические объекты. Открытие Sukunaarchaeum демонстрирует широту биологического разнообразия и сложность симбиотических взаимоотношений. В свою очередь, это открывает новые перспективы для изучения эволюции и минимальных требований к жизни. Sukunaarchaeum – по сути, это переходная форма от вирусоподобных паразитов к полноценным клеточным организмам.
Крутое открытие! Sukunaarchaeum mirabile – настоящий артефакт эволюции с минималистичным геномом. Он – будто «половинчатый» организм: умеет делать свои рибосомы и мРНК (матричная или информационная РНК, то есть освоил синтез белков), но без хозяина (планктона) ему не прожить, потому что энергетически и метаболически полностью зависим. Впрочем, это еще вопрос – можно ли существование Sukunaarchaeum mirabile назвать жизнью? Sukunaarchaeum показывает ту самую «странную зону» на грани между вирусом и живой клеткой – как будто осязаемый мост в эволюции, где микробы постепенно обретают или теряют автономность. Подобные открытия помогают лучше понять, какими были первые формы жизни и что вообще нужно для жизни как таковой.
Пока исследователи сошлись на том, что филогенетически это вещество с признаками существа занимает отдельную ветвь внутри домена архей, отличную от известных групп, и, возможно, связан с загадочными родами с минималистическими геномами.
Авторы статьи в bioRxiv, кажется, сами удивлены и подчеркивают: «Sukunaarchaeum полностью зависит от хозяина в плане питания и энергетики, являясь паразитом клеток планктона. Он не обладает метаболизмом, но способен самостоятельно копировать и читать свою генетическую информацию.
Это ставит Sukunaarchaeum mirabile на границу между вирусами и полноценными клетками – он сохранил признаки жизни, такие как рибосомы и репликация, но при этом полностью зависит от другого организма. Ученые называют его самой вирусоподобной клеточной формой жизни.
Филогенетически он относится к древнему домену архей, но не входит в известные группы. Возможно, это «живое ископаемое», отражающее ранние стадии эволюции жизни. Открытие показывает, что границы между жизнью и нежизнью гораздо размытее, чем считалось, и раскрывает новые горизонты для исследовательской биологии».
Другими словами, речь идет о том, чтобы поискать еще таких «пограничных» организмов. Пока что официальных фотоснимков самого Sukunaarchaeum mirabile нет – это микроскопический паразит очень маленького размера, и он найден исключительно по геномным данным из проб планктона. Да и размеры Sukunaarchaeum mirabile пока точно не установлены, но ученые считают, что этот крошечный архей-паразит явно меньше 1 микрона в диаметре, вероятно, около нескольких сотен нанометров (примерно 200–400 нм). Это сильно меньше многих других архей. Для сравнения: близкородственный архей с большим геномом – около 400 нм. Это объясняет, почему сфотографировать его пока сложно. Так что портрет этого псевдоорганизма – пока загадка! Но кто знает, может, скоро ученые покажут что-то по-настоящему впечатляющее.
