Сложные археи, заполняющие пробел между прокариотами и эукариотами
Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Anja Spang, Jimmy H. Saw, Steffen L. Jørgensen, Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka, Joran Martijn, Anders E. Lind, Roel van Eijk, Christa Schleper, Lionel Guy, Thijs J. G. Ettema. Nature. 2015. Vol. 521. No 7551. P. 173–179.
В статье сообщается об обнаружении микроорганизмов из надцарства архей, более близких к эукариотам, чем любые другие прокариоты. Новая группа микробов получила имя Lokiarchaeota, происходящее от названия гидротермальных образований– Замок Локи (Loki's Castle), расположенных на глубине 2352 метров в зоне Срединно-Атлантического хребта между Гренландией и Норвегией, рядом с которыми были обнаружены микроорганизмы. Судя по набору генов, локиархеоты, обладает многими важными признаками эукариот, включая актиновый цитоскелет и способность к фагоцитозу. Скорее всего, именно благодаря этой способности предкам эукариот удалось захватить бактериального симбионта, давшего начало митохондриям. Открытие подтвердило, что эукариоты не просто имели общего предка с современными археями (что соответствует «трехдоменному» древу жизни), а произошли от одной, вполне определенной, группы архей, что соответствует «двухдоменному» древу и формально заставляет считать эукариот подгруппой архей. Происхождение эукариот – одна из самых интригующих проблем эволюционной биологии. Для объяснения отдельных этапов становления эукариотической клетки и всего процесса в целом предложены сотни гипотез. Геном эукариот явно имеет химерное происхождение: часть генов досталась им от архей, другая – от бактерий. Гены архейного происхождения выполняют в эукариотической клетке в основном «центральные» функции (такие как работа с генетической информацией и синтез белка), гены бактериального происхождения отвечают в основном за «периферические» функции (обмен веществ, взаимодействие с внешней средой). По-видимому, предок эукариот (та клетка, которая приобрела митохондриального симбионта) был близок к археям, а бактериальные гены он получил путем горизонтального переноса. ДНК локиархеотов содержат в себе целый набор генов, которые ранее никогда не находили ни у архей, ни у бактерий, и которые являются основой для всех существующих сегодня многоклеточных существ, растений и простейших. В их число входят гены, отвечающие за транспортировку белков через ядерную и клеточную мембрану, а также за ряд других необычных для микробов функций. Локиархеоты и их предки должны быть в чем-то похожи по образу своей жизни на амеб и других простейших – у них, скорее всего, есть гибкая клеточная оболочка и мембрана, формой которой они умеют управлять, они умеют захватывать частички пищи и «переваривать» их. Данное умение эволюционные биологи считают ключевым фактором в эволюции многоклеточной жизни. В геноме локиархеотов имеется 5 генов, кодирующих белки, похожие на эукариотические актины и актиноподобные белки (ARPs). Эти белки («локиактины») намного ближе к актинам эукариот, чем открытые ранее у других архей гомологи актина – так называемые кренактины. У новых микроорганизмов также обнаружено большое разнообразие особых регуляторных белков (малых ГТФаз из надсемейства Ras), играющих у эукариот важную роль в регуляции работы актинового цитоскелета, а также в таких процессах, как фагоцитоз и везикулярный транспорт. Авторы считают, что открытие локиархеот поможет понять, как бактерии, не имеющие ядра – прокариоты – стали эукариотами, содержащими ДНК внутри ядра.
В.В. Стрекопытов