Древнейшие организмы-гибриды назвали в честь богов Асгарда
Когда ученые провели анализ ДНК на ядре осадка, взятого со дна Северного Ледовитого океана в 2010 году, они обнаружили нечто удивительное. У ранее неизвестного организма, принадлежащего к домену микробов под названием «археи», были найдены характеристики генома, связанные с совершенно другим доменом — эукариотами.
Они назвали свое открытие Lokiarchaeota, в честь гидротермального разлома Локи-Касл около Гренландии, где он и был обнаружен. Однако исследователей не покидали сомнения: вдруг ядро образца было просто загрязнено чужеродной органикой?
Но теперь все сомнения развеялись. Японские ученые выделили Lokiarchaeota и вырастили его в лаборатории, а значит у нас появился шанс изучить древнейшие образцы жизни, что появились на Земле. С самим исследованием можно ознакомиться на портале bioRxiv, где оно ожидает оценки экспертов.
Древо жизни, как известно, разделено на три основные ветви. Одна занята бактериями, то есть одноклеточными организмами, у которых нет ядра и мембранных органелл. Другая ветвь занята эукариотами, то есть организмами, чьи клетки содержат в себе ядра и мембраны. Растения, животные, люди — все это эукариоты.
Наконец, последняя ветвь — археи. Они похожи на бактерии тем, что им не хватает ядер и мембраносвязанных органелл, а для перемещения они используют жгутики. Но есть несколько ключевых отличий: они делятся по-другому, стенки их клеток состоят из других материалов, а РНК отличаются друг от друга, так что можно разделить их на филогенетическое древо.
Однако теперь на сцене появилась загадочная Lokiarchaeota и другие подвиды организмов со схожим строением — Thorarchaeota, Odinarchaeota и Heimdallarchaeota. С одной стороны — это явный архей. С другой — он обладает характеристиками эукариотов. У ученых определенно есть чувство юмора: разглядев в латинском названии нового вида имя скандинавского бога, она наделили его родственников именами других богов Севера, а все семейство назвали Asgard archaea, то есть «археями Асгарда».
Интереснее всего то, что предки этих крошек могли стать причиной появления многоклеточной жизни. Причем никакой мистики в этом нет: видимо, древние археи-асгардцы просто... сожрали бактерии, а затем использовали их гены для формирования нового вида.
Вот тут на сцену и выходит команда исследователей с похожей, но вместе с тем отличающейся работой. Еще в 2006 году, когда ни о какой Lokiarchaeota мировая наука и не подозревала, они извлекли из донных отложений на глубине 2533 метра группу микроорганизмов, среди которых были и подобные «асгардцам» необычные археи. В течение пяти лет их тщательно культивировали в системе с непрерывным притоком метана, предназначенной для имитации глубоководного метанового кратера. Микробы размножались, но делали это очень медленно. Затем их пересадили в питательную среду, и лишь год спустя начался все такой же медленный, но устойчивый прирост численности микроорганизмов.
В целом эксперимент занял 12 лет. Исследователи назвали свой культивируемый микроб Prometheoarchaeum syntrophicum — в честь Прометея, древнегреческого 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 Prometheoarchaeum расщепляет аминокислоты в пищу, то производит водород, который едят другие микробы.
Эксперименты показали, что если позволить водороду оставаться в среде, то он замедлит и без того не быстрый рост прометеоархея. Этот факт указывает на то, что археи симбиотически связаны с другими микробами, в данном случае синтрофными — то есть рост одного вида зависит от того, что другой ест.
Затем, когда организм был исследован под электронным микроскопом, была обнаружена его необычная форма, несвойственная для археям — длинные щупальца, прорастающие из его тела, стали гнездом для микробов-симбионтов. Исследователи предположили, что когда количество кислорода на Земле начало расти, этот организм мог переключиться на «партнерские» отношения с бактериями, которые использовали кислород, увеличивая тем самым свои шансы на выживание и встав на извилистый путь эукариотической жизни.