Найден новый организм: ученые считают, что это ведет к пересмотру жизни.

Чешским биологам удалось описать микроорганизм, который не вписывается ни в одну из привычных ветвей древа жизни. Одноклеточный еукариот Solarion arienae не только не похож на известных «родственников», но и вынуждает пересматривать сценарий возникновения сложных клеток, к которым относится и человек.

Одноклеточный еукариот — это организм, состоящий из одной клетки, внутри которой есть ядро с ДНК и другие органеллы. Именно такие клетки лежат в основе всех животных, растений и грибов.

Необычный микроб из морского дна.

Solarion arienae был обнаружен в образцах донных отложений Адриатического моря, собранных у побережья хорватского острова Брач. Первоначально биологи выращивали в лаборатории другую простейшую, но после гибели основного объекта обратили внимание на крошечный «побочный» организм, который годами оставался незамеченным в культуре.

Донные отложения — это слой частиц на дне водоёма (моря, озера), где накапливаются песок, ил и органические остатки. Для микробов это богатая питательная среда.

Подробный анализ показал, что Solarion arienae — свободноживущий хищный протист с двумя формами клетки: шаровидной «солнечной» с отходящими от неё выростами и вытянутой, снабжённой длинным жгутиком и «хвостом». Такой набор признаков не позволил отнести его к известным группам, и учёные предложили для него новый тип Caelestes и даже новый крупный надродовой уровень — супергруппу Disparia.

Протисты — разнообразная группа в основном одноклеточных организмов, которые не относятся ни к животным, ни к растениям, ни к грибам. Тип (филум) и супергруппа — крупные таксономические категории, объединяющие большие ветви древа жизни.

Solarion arienae.

Митохондрии с «бактериальной подписью».

Главная загадка Solarion arienae скрыта в его митохондриях — органеллах, которые обычно называют «энергетическими станциями» клетки. В их ДНК биологи обнаружили ген secA, характерный для определённых бактерий и почти полностью исчезнувший у современных организмов с митохондриями. Кроме того, митохондриальный геном Solarion сохраняет набор генов, которые у других видов давно «переехали» в ядро.

Митохондрии — это структуры внутри клетки, где происходит выработка энергии. Ген secA кодирует белок транспортной системы, с помощью которой древние бактерии выводили белки через мембрану; наличие этого гена в митохондриях говорит о очень древнем происхождении такой системы.

Наличие secA и других «древних» признаков говорит о том, что митохондрии Solarion arienae ближе к исходному бактериальному предку, чем митохондрии большинства известных организмов. По сути, перед учёными — живой «снимок» раннего этапа эволюции сложных клеток, когда симбионты только превращались в полноценные органеллы.

Симбионт — организм, живущий в тесном союзе с другим организмом. Когда бактерия «поселяется» внутри клетки и постепенно превращается в её часть, этот процесс называют симбиогенезом.

Новая ветвь на древе жизни.

Сравнив сотни генов Solarion arienae с генами других микроорганизмов, исследователи восстановили его место на эволюционном древе. Выяснилось, что Solarion вместе с несколькими ранее описанными «странными» протистами образует не просто новый тип, а целую супергруппу Disparia, сопоставимую по масштабу с крупнейшими ветвями эукариотического мира. Это означает, что значительная часть разнообразия сложных клеток до сих пор оставалась просто не замеченной.

Эволюционное древо жизни — схема родства всех организмов на Земле, построенная по сходству генов и строения. Крупные ветви такого древа отражают древние расхождения линий, произошедшие сотни миллионов или даже миллиарды лет назад.

Чем примечателен Solarion arienae?

Ключевые особенности нового организма, на которые указывают авторы исследования:

• Уникальная морфология. Две резко отличающиеся формы клетки и необычные хищные структуры, не похожие на известные у других протистов.
• Сохранённый древний митохондриальный геном. Наличие secA и ряда других генов, почти утраченных у остальных эукариот.
• Новое положение в системе живого. Выделение в отдельный тип Caelestes и включение в новую супергруппу Disparia.
• Особая среда обитания. Жизнь в малокислородных прибрежных морских отложениях, где могут скрываться и другие «реликтовые» формы жизни.

«Живое ископаемое» микромира.

Исследователи предлагают рассматривать Solarion arienae как своего рода «живое ископаемое» — организм, который сохранил целый набор древних признаков и потому позволяет заглянуть в далёкое прошлое Земли. По структуре митохондрий и набору генов он ближе к гипотетическому «последнему общему предку» всех эукариот, чем большинство известных видов.

«Живыми ископаемыми» обычно называют виды, которые почти не изменились за очень длительное время по сравнению с ископаемыми формами. В микромире такую роль могут играть организмы, сохранившие древние молекулярные и клеточные особенности.

Мы получаем редкую возможность изучать не только то, как выглядят современные сложные клетки, но и то, какими они могли быть на заре своей истории.

Благодаря таким находкам учёные уточняют модели того, как бактерии превратились в митохондрии, как перестраивались геномы и какие биохимические пути были важны для первых сложных организмов.

Почему открытие важно для будущего науки?

Появление Solarion arienae на научной карте означает необходимость обновить учебники по эволюционной биологии и систематике. Новая супергруппа Disparia меняет представление о том, сколько крупных ветвей эукариот вообще существует, а «архаичные» митохондрии заставляют пересматривать детали происхождения этих органелл и времени их появления.

Практические последствия тоже могут оказаться существенными. Понимание того, как устроены древние энергетические системы клетки, помогает по-новому взглянуть на работу митохондрий у человека, растений и животных, а также точнее интерпретировать данные о микробном составе почв и океанов. В перспективе такие знания пригодятся при поиске жизни в экстремальных условиях — от глубоководных зон до подповерхностных океанов на других планетах и спутниках.

Открытие Solarion arienae напоминает, что даже в эпоху высоких технологий и огромных генетических баз данных одна не слишком заметная клетка из морского ила способна перевернуть представления о прошлом и будущем жизни на Земле.