В капле морской воды найден архей, который ставит под сомнение привычные законы биологии

Внутри того, что под микроскопом выглядит как обычная капля морской воды, учёные обнаружили существо, способное серьёзно изменить наши представления о самой природе жизни. Речь идёт о новом микроскопическом архее Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, описание которого подготовили японские исследователи совместно с коллегами из Университета Далхаузи и Университета Цукубы.

Главная особенность находки — рекордно малый геном среди известных архей. По словам исследователей, этот организм живёт в настолько упрощённой форме, что фактически находится на границе между полноценной клеткой и вирусом. Именно поэтому открытие вновь поставило перед наукой один из самых фундаментальных вопросов: что именно можно считать живым организмом.

Исследование началось с анализа ДНК морского планктона. Во время секвенирования учёные натолкнулись на генетические фрагменты, которые не совпадали ни с одним известным организмом. После реконструкции этих последовательностей был выявлен кольцевой геном размером около 238 тысяч пар оснований.

Для науки это по-настоящему исключительный показатель. Прежний рекорд среди архей принадлежал Nanoarchaeum equitans, чей геном насчитывает около 490 тысяч пар оснований. Новый организм оказался почти вдвое «экономнее» по объёму наследственного материала, чем даже этот уже крайне минималистичный микроб.

При этом почти весь его геном, как выяснили исследователи, сосредоточен на одной задаче — поддержании собственных механизмов копирования и воспроизводства. У архея сохранились базовые инструкции для репликации ДНК и создания рибосом, однако привычные метаболические пути, позволяющие получать энергию, синтезировать аминокислоты или витамины, практически отсутствуют.

Иными словами, этот организм, по всей видимости, не способен самостоятельно производить большую часть жизненно необходимых веществ и зависит от своего хозяина. Авторы работы описывают его как «клеточную сущность, сохранившую лишь репликативное ядро», подчёркивая, насколько близко он подошёл к границе, отделяющей клеточную жизнь от более примитивных биологических форм.

Однако назвать его вирусом учёные не могут. В отличие от вирусов, Sukunaarchaeum всё ещё самостоятельно формирует рибосомы и информационную РНК, а не полностью заимствует этот аппарат у клетки-хозяина. И всё же его образ жизни поразительно напоминает вирусный: крошечный геном и почти полная сосредоточенность на создании новых копий самого себя делают его существование необычайно редуцированным.

Как отмечают исследователи, генетический анализ уверенно помещает этот организм в домен архей — древнейшей ветви жизни, отличной как от бактерий, так и от эукариот. Более того, он относится к недавно выделенной линии, стоящей особняком от ранее известных групп. Это означает, что даже среди архей, известных своей способностью адаптироваться к экстремальным условиям, эволюция оказалась способна сократить геном сильнее, чем предполагали многие учебники.

Пока Sukunaarchaeum обнаружен только внутри планктонного динофлагеллята Citharistes regius, обитающего в тёплых морских водах. Учёные полагают, что архей ведёт себя как голопаразит: он, вероятно, получает от хозяина всё необходимое, не предоставляя ничего взамен. Если эта гипотеза подтвердится, то перед наукой окажется первый известный паразитический архей.

При этом находка, по всей видимости, не является единичным курьёзом. Когда исследователи сопоставили данные с глобальными обзорами океанической ДНК, они обнаружили родственные последовательности в пробах морской воды из разных регионов мира. Это позволяет предположить, что Sukunaarchaeum и его родственники составляют часть скрытого микробного сообщества, тесно связанного с морским планктоном.

Значение этого открытия выходит далеко за пределы микробиологии. Планктонные сообщества играют важнейшую роль в работе океанического углеродного насоса и лежат в основе пищевых цепей, от которых зависят рыбы, морские птицы и, в конечном счёте, человек. Паразиты и симбионты способны менять то, как их хозяева растут, размножаются и перерабатывают питательные вещества.

Если Sukunaarchaeum действительно влияет на обмен веществ у планктона, который его переносит, то он может оказаться ещё одним скрытым фактором, связывающим микроскопический мир с климатом и биоразнообразием планеты. Пока учёные признают: само существование такой связи уже установлено, но её экологические последствия ещё только предстоит изучить.

Не менее важны и эволюционные выводы. Хотя сокращение генома известно у ряда бактериальных и архейных симбионтов, новый организм доводит эту тенденцию почти до предела. Он размывает привычные научные границы между «клеткой», «вирусом» и «самостоятельным организмом» и подтверждает мысль о том, что жизнь на Земле может представлять собой не набор жёстких категорий, а широкий спектр стратегий выживания.

Некоторые исследователи уже называют Sukunaarchaeum возможным «живым ископаемым» — существом, которое может пролить свет на древние переходные формы между разными типами биологических сущностей.

Особый интерес открытие вызывает и в астробиологии. Когда учёные размышляют о возможной жизни на Марсе или на ледяных спутниках внешней Солнечной системы, чаще всего в воображении возникают самостоятельные микробы, похожие на те, что изображены в школьных схемах. Но Sukunaarchaeum напоминает: реальная жизнь может быть куда более зависимой, редуцированной и странной, чем предполагают привычные модели.

Это означает, что в будущем миссии по поиску внеземной жизни, возможно, должны будут искать не только свободноживущие клетки, но и своеобразных генетических «попутчиков», скрывающихся внутри других организмов.

В конечном счёте эта находка ещё раз показывает: значительная часть биоразнообразия Земли до сих пор остаётся невидимой для человеческого глаза. И лишь с развитием генетических методов океан начинает постепенно раскрывать свои самые необычные тайны.

Источник:  Econews