Одноклеточные организмы, такие как инфузория туфелька, принято называть простейшими. Однако у большинства видов современных организмов, в том числе и инфузорий, клетка сама по себе является сложнейшим механизмом, который можно представить как производство с множеством различных цехов (органелл), которые выполняют самые разные функции. Но первые одноклеточные организмы на Земле (прокариоты) не были такими сложными. Это были исключительно бактерии и археи, которые не имели ядра или каких-либо мембранных органелл. То есть разница между первыми одноклеточными и более поздними (эукариотами) колоссальная. Но как из самых примитивных микроорганизмов возникли эукариоты? На этот вопрос смогут ответить асгардские микробы, группа архей, которые были обнаружены в водах Атлантического океана. Все они имеют одну уникальную особенность, указывающую на то, что эти микробы, возможно, являются нашими предками.
Так выглядит адгардская бактерия, которая может быть предком всей жизни на Земле
Как появилась жизнь на Земле
Из прокариотов жизнь не смогла бы развиться и стать такой, какой мы ее видим. Дело в том, что все современные растения, животные, грибы и многие другие живые организмы являются эукариотами. Поэтому даже спустя миллиарды лет, Землю, возможно, населяли бы только археи и бактерии. Однако этого не случилось благодаря тому, что одна древняя архея смогла подселить внутрь себя бактерию.
Строение клеток эукариотов колоссально отличается от строения архей
Впоследствии из этой бактерии получились митохондрии, то есть органеллы, которые добывают энергию более эффективно, чем бактерии и археи. Но как архее удалось захватить бактерию и заключить внутрь своей мембраны? Это могло произойти только если архея могла управлять мембраной, что позволило ей, фактически, окружить бактерию. Однако ни у каких архей на Земле таких способностей не было выявлено… Ни у каких, кроме недавно обнаруженных асгардских, к которым относится микроб Локи, о котором мы рассказывали ранее. Поэтому не сложно догадаться, какой интерес эти микроорганизмы вызвали у ученых.
Адгарские микробы дали начало современной жизни?
Надо сказать, что сама по себе способность шевелить мембраной не является чем-то удивительным. Она имеется у эукариотов. В этом им помогает актин — один из главных белков цитоскелета (клеточного каркаса или скелета, находящегося в цитоплазме живой клетки). Однако наука ранее была уверена, что цитоскелетом могут обладать исключительно аукариоты. Но в ходе исследования асгардских микробов ученые обнаружили у них гены белка, напоминающего актин.
Кроме того, ученым удалось обнаружить и другие гены, которые также отвечают за мембранные движения, которые имеются у эукариотов, и ранее считались уникальными. Отсюда можно сделать вывод, что асгардский микроб, если он правда является предком эукариотов, передал им эти гены по наследству.
Адгарские микробы содержат цитоскелет (оранжевый), который позволяет им совершать движения мембраной
Древняя архея может управлять мембраной
Наличие тех или иных генов еще не является доказательством того, что вся вышеописанная теория верна. Более того, способность асгардских микробов шевелить мембраной тоже не доказывает способность ей управлять подобно эукариотам. Единственный способ получить доказательства — обнаружить их своими глазами в микроскоп. Именно так и решили поступить ученые Венского университета вместе с коллегами из Германии и Швейцарии.
Чтобы провести исследование адгарских микробов, ученым необходимо было их вырастить в большом количестве. Оказалось, что это непростая задача, на которую ушло около шести лет. Но в конце концов они смогли размножить микроорганизм Локи (Lokiarchaeum ossiferum) и изучить его в электронный микроскоп. Как выяснилось, время было потрачено не зря. Команде действительно удалось увидеть цитоскелетные структуры в подвижных мембранных. Это говорит о том, что микробы способны управлять движениями мембраны подобно эукариотам. Об этом авторы работы сообщили в журнале Nature.
«Щупальца» адгарского микроба под микроскопом
Кроме того, ученые обнаружили у архей “щупальца”, отходящие от тела. Они могут быть подтверждением того, что древний микроб был способен схватить бактерию и всовать в тело своей клетки. Правда, чтобы сделать окончательные выводы, ученым предстоит провести еще множество других исследований, над которыми они уже работают.
Но, в любом случае, сделанное открытие имеет большое значение для науки, так как оно показало, что гены, которые ранее считались характерными исключительно для эукариотов, могут присутствовать и у архей. Правда, не у всех, а только одного вида.
Завязалась в узел: Кайя Гербер поразила своей растяжкой