Микроб, которого никто даже не видел, может объяснить наше происхождение

В центре Атлантического океана, между Гренландией и Норвегией, в глубине 2300 метров, есть южанин курящий регион, в котором горячие воды извергаются с морского дна. Это странное промежуток называется «замком Локи» в честь вероломного скандинавского бога Локи: Фолиант Хиддлстон сыграл его в «Мстителях». Клетки животных и растений куда сложнее клеток бактерий. Но обок с замком Локи живет микроб, без- похожий на других. И он может внести ясность, как эволюционировало все живое возьми земле.

В 2015 году группа ученых подо руководством микробиолога Тайса Эттема с Университета Упсалы в Швеции сообщила, яко обнаружила новый вид микроорганизмов. Они нашли генетические выжимки этого одноклеточного микроба в отложениях морского дна в 15 километрах с замка Локи.

В своей работе, опубликованной в журнале Nature, ученые назвали нового микроба Lokiarchaeota. Лаконично — Локи.

Этот загадочный микроб оказался ближайшим живым родственником эукаритов, группы, включающей до сего времени сложные живые организмы; от растений и грибов раньше насекомых и людей. Это означает, сколько Локи может помочь нам постичь, как эукариоты вообще появились. Другими словами, Локи может разъяснить, почему люди — и все иные сложные организмы — вообще существуют.

Бога Локи считают «невероятно сложной, запутанной и амбивалентной фигурой». Ведь же самое справедливо и для эукариот. Сиречь эукариоты появились — это головоломка, которая продолжает трогать ученых по всему миру.

Кроме несколько десятков лет назад биологи думали, сколько на этой планете было ровно по существу два вида жизни: эукариоты и прокариоты. В так время как эукариоты включают в себя и одноклеточные организмы, и паче сложные вроде грибов и шимпанзе, прокариоты тутти одноклеточные. Самые известные прокариоты — сие бактерии.

Основное различие между прокариотами и эукариотами заключается в сложности клеток. Прокариоты — это простые клетки, с несколькими внутренними структурами, а клетки эукариотов ощутительно более сложные. Эукариотические клетки в свой черед, как правило, больше, иногда в десятки однова, чем прокариотические.

Именно сложность эукариотических клеток и полученные дополнительные пар позволяют им формировать многоклеточную масленица вроде нас с вами. Прокариоты сверху такое не способны. Поэтому разве бы эукариоты никогда не сформировались, неважный (=маловажный) было бы и нас.

Этот безыскусственный раскол между простым и сложным подразумевался десятилетиями, это) (же) (самое) время один ученый не показал, кое-что не все так просто. В конце 1960-х годов североамериканский микробиолог Карл Везе решил кинуть взгляд на последовательности ДНК организмов, затем) чтоб(ы) выяснить, в каком родстве они состоят.

Везе идентифицировал аллель, который переносят все организмы, и сравнил небо и земля версии его. Виды, которые имели больше похожие версии этого гена, должно быть, были в тесном родстве. Таким образом, спирт составил семейное древо всех известных живых организмов.

Испытание Везе показал, что существует пара вида прокариотов. Помимо бактерий, была в свой черед совершенно новая группа, которую возлюбленный назвал «археи». Подобно бактериям, археи были одноклеточными организмами с более или менее простыми клетками. Снаружи они были похожи получай бактерии, но генетически сильно отличались. Археи были найдены точно по всему миру, и многие из них могут лезть в экстремальных условиях вроде полукипящей воды.

Везе перерисовал древо жизни. Возмещение двух доменов жизни, их было три: бактерии, археи и эукариоты. В 1977 году дьявол опубликовал свои выводы в журнале PNAS. Они были столько революционными, что даже попали получай первую полосу New York Times.

Сие все эукариоты, от кошек после деревьев

Идеи Везе также заложили интересах ученых основу для объяснения происхождения эукариотов. Эукариоты — сие самый юный из трех доменов. В в таком случае время как возраст бактерий и мегацикл может быть свыше 3 миллиардов планирование, эукариоты появились порядка 2 миллиардов планирование назад.

Но как и почему сие произошло? Вышли эукариоты из мегацикл или из бактерий? Почему клетки эукариотов стали такими большими и сложными, а других — в закромах?

Возможно, основную подсказку дает крошечная ид внутри эукариотических клеток под названием «митохондрия». Сии объекты в форме колбасок представляют на лицо источник энергии клетки; без них эукариотические клетки никак не могли бы расти до таких больших размеров.

Вслед десять лет до того, в духе Везе опубликовал свое древо жизни, биолог Линн Маргулис задумался о фолиант, что митохондрии произошли от бактерий. Каким-так образом эти бактерии оказались в середине других, более крупных клеток, в которых понемножку стали митохондриями. В 1978 году, годом погодя исследования Везе, идеи Маргулиса были подтверждены опытно.

Это означает, что первый эукариот полагается был сформироваться, когда клетка-рупор эпохи поглотила бактерию. Как только сие произошло, между ними установились длительные и взаимовыгодные взаимоотношения.

Но это поднимает очевидный дилемма. Какой была клетка-носитель? Была ли сие другая бактерия или архея?

Примитивный способ подойти к этому вопросу — сие взять лист из книги Везе и встретить на гены эукариот. На чьи они свыше похожи: архей или бактерий? Сие может дать подсказку на тему группы, через которой они произошли. Но текущий вопрос намного сложнее, чем вам могли бы подумать. Типичный геном эукариот заключает смесь генов бактерий и архей, а да генов, специфичных для эукариот.

В 2010 году таким образом весьма очевидно, что клетка-выразитель была археей.

Но оставалась м. Ни одна из известных мегацикл не была похожей на клетку-владелец, не была для этого приспособлена. Им никак не хватало генетической и клеточной структур, необходимых, с целью выступить носителем для другой клетки.

«Открытие Локи изменило это», говорит Эттема.

Идеже Локи был найден в 2015 году, его одновременно же приписали к археям. Но дьявол оказался археей, у которой было некоторое удивительное сродство с эукариотами.

«Это первая прокариота со строительными блоками эукариот», говорит Эттема. «Мы нашли батарею с 100 генов, непосредственно связанных с эукариотами».

В частности, в геноме Локи наворачивать гены белков под названием малые ГТФазы. Они важны исполнение) формы и движения клеток. К примеру, у эукариотических клеток усиживать «скелет», поддерживающий их форму, и малые ГТФазы управляют сим скелетом. Они также регулируют наборы белков, которые позволяют мембранам искривляться.

Митохондрии — источники энергии эукариотических клеток

Что и говорит того, у Локи есть эти гены, говорит, фигли подобно эукариотам, у него есть внутренне присущий скелет — и он может сгибать внешнюю мембрану, пусть поглощать бактерию. Это делает его подходящей клеткой-носителем, да что вы или хотя бы близким ее подобием.

Правдоподобно, Локи принадлежит группе архей, которым ли) не удалось стать эукариотами, но никак не до конца. Эттема в шутку называет его «неудавшейся эукариотой».

Казалось бы, бесчинство складывается весьма убедительно. Но вкушать одна большая проблема.

Все, что-что команда Эттемы нашла на дне океана, было фрагментами генов Локи. Они не видеть как своих ушей не видели самого Локи и маловыгодный сумели создать в лаборатории.

Поэтому наша сестра не знаем, выполняют ли малые ГТФазы Локи тетя же функции, что и в эукариотах. Свет клином сошелся способ выяснить это — это проследить живые клетки Локи.

Это короче трудно, даже если кому-ведь удастся найти несколько клеток Локи. Сии микробы живут в глубоком море, идеже питательных веществ не хватает, а микробы растут с расстановкой.

Между тем другие ученые опираются в доказательства, полученные от Локи, для того чтобы уточнить наши идеи на тему происхождения эукариот.

Археи могут непременничать предками эукариот вроде  нас

Дальше открытия Локи клеточный биолог Базз Баум изо Университетского колледжа Лондона в Великобритании и его первенство сделали несколько предположений о том, ровно первые эукариоты могли появиться с более простых архей. В статье, опубликованной в июне 2016 лета в Тенденциях в клеточной биологии, они изучили эукариот-подобные гены, найденные в геноме Локи, в частности и малые ГТФазы.

В эукариотах ГТФ-белки участвуют в передаче материала чрез мембрану в клетку. Каждая ГТФаза несете «липиды» про этого: небольшие молекулы жира, которые помогают прикрутить его к мембранам. Без этих липидных якорей, ГТФаза отнюдь не сможет выполнять свою работу.

Геном Локи никак не имеет необходимых инструментов для добавления липидов к белкам ГТФазы. Сие значит, что если Локи признаться сказать демонстрирует нам, каким был дед эукариот, предок мог и не утилизировать свои ГТФазы таким образом. Эту годность нужно было каким-то образом почерпнуть.

Бактерии действительно несут вполне возможные прекурсоры добавляющей липиды инженерии. Поэтому, археи каким-то образом подобрали ферменты липидных модификаций у бактерий.

Баум утверждает, аюшки? это не могло произойти неожиданно. Если бы архея подхватила работать) так много новых генов, ее клеточные процессы были бы нарушены и наступила бы вероятная последний вздох.

Более вероятна возможность того, точно археи и бактерии сначала образовали стабильное супряга и затем постепенно передавали генетический протолочка и липиды понемногу за раз. Такое стабильное сообщничество могло привести к развитию внутренних отсеков и управлению мембраной.

Клетки эукариот куда сложные

Другими словами, происхождение эукариот было медленным процессом. «Поглощение» бактерии, если бы оно и было, это всего чуть только один шаг. У Баума также вкушать интересная идея того, как происходило сие поглощение.

Классическое представление включат ход «снаружи внутрь», в котором архейный суверен поглотил и «съел» бактерию, но до какой-то причине не переварил ее. Бедственно понять, как это могло осуществиться: если архея съела кусочек пищи, с чего не переварила?

Поэтому в 2014 году Баум и его накурник Дэвид Баум предложили альтернативу, которую назвали моделью «изнутри наружу». И заново, она была построена на допущении, аюшки? связывание двух клеток не было внезапным.

Бактерии дозволено найти повсюду на Земле

Баум предполагает, ровно архейный носитель сперва выпустил отростки в направлении бактерии. Сии выступы не были попыткой срубить бактерию: вместо этого, они позволили заменяться материалами между двумя клетками.

В конце концов, архея создавала хана больше и больше выступов, пока сполна не обволокла бактерию. Эти выступы изо одной клетки слились с другой и образовали сплошной внешний слой. На данный минута трудно сказать, верны ли идеи Баума. Так если Эттема сможет найти пре родственников Локи, мы могли бы наварить достаточно информации, чтобы удостовериться.

Следовать последние несколько месяцев, Эттема ес новых родственников локи, тесно связанных с эукариотами. Произведение пока еще сырая, но спирт уже говорит, что другие археи тоже обладают некоторыми из строительных блоков эукариот.

До этого (времени сложно говорить, что эти странные микроорганизмы смогут раструбить нам о происхождении эукариот. Когда Локи не то — не то что-нибудь подобное будет наконец-то изолировано, мы сможем выяснить, не хуже кого он живет и для чего использует близкие эукариотоподобные белки. А это, в свою цепочка, расскажет нам о микроорганизме, который в конечном счете дал практика всем нам.

Источник