Чешские биологи получили первые детальные снимки «асгардархей» – необычных микробов, занимающих промежуточное положение между одноклеточными и многоклеточными живыми существами.

 «Эти микробы не только оказались ближайшими кузенами предков многоклеточных живых существ, но и указали на то, что родичи этих древних обитателей Земли до сих пор населяют планету. Несмотря на их растущее значение для науки, ситуация омрачалась тем, что их никто никогда не видел», — рассказывает Рохит Гай из Института гидробиологии АН ЧР в Ческе-Будеевице.

«Асгардские» микроорганизмы были открыты четыре года назад экспедицией шведских биологов, изучавших биоразнообразие дна Атлантики в окрестностях так называемых черных курильщиков, горячих геотермальных источников.

В образцах воды и грунта, извлеченных со дна у так называемого «замка Локи», группы подводных вулканов на глубине в 2,5 километра от поверхности океана, они нашли следы жизни крайне необычных архей, чей геном они восстановили по обрывкам ДНК.

Он, как утверждают ученые, содержал в себе целый набор генов, которые ранее никогда не находили ни у архей, ни у бактерий. В далеком прошлом они стали основой для всех существующих сегодня многоклеточных существ, растений и простейших.

В их число вошли гены, отвечающие за транспортировку белков через ядерную и клеточную мембрану, инструкции по синтезу особых видов клеточной энерговалюты, а также ряд других необычных для микробов функций.

Этот микроб получил имя Lokiarchaeota в честь местности, где его обнаружили, и его двойственного статуса. В последующие годы ученые нашли следы существования еще трех других архей из этого семейства, названных в честь других нордических богов – Одина, Хеймдалля и Тора. По этой причине биологи начали называть этих микробов асгардархеями, или Asgardarchaeota.

Их открытие вызвало массу ожесточенных споров по одной простой причине – никто никогда не видел «асгардских» микроорганизмов воочию. Это заставило многих ученых сомневаться в том, что «локи» и их родичи действительно обладают набором генов, характерных для многоклеточных живых существ.

Вдобавок, некоторые биологи почти сразу же заявили, что первые образцы ДНК этого «потерянного звена» эволюции могли быть загрязнены обрывками геномов эукариот, и что в самих «асах» нет ничего особенного. Эти заявления заставили исследователей утроить усилия по поиску и изучению полноценных живых архей этого типа.

Проблема заключалась в том, что ученые пока не знают, в каких условиях живут эти микробы и что необходимо для их выживания и размножения. Это не позволяет вырастить их в больших количествах и гарантированно получить культуры «чистых асгардархей», где нет других одноклеточных существ.

Чешские биологи решили эту проблему, зайдя с другого угла. Они не стали выделять «асгардских» микробов из общей смеси всех глубинных микроорганизмов, а создали специальные светящиеся метки. Они присоединялись только к тем молекулам РНК в их клетках, которых нет у бактерий и прочих архей.

В силу большого разнообразия этих микробов, ученым пришлось изготовить сразу несколько подобных меток, нацеленных на распознавание конкретных штаммов «локи», «хеймдаллей» и прочих «асов». Работу этих молекул они проверили на образцах воды и грунта, извлеченных со дна двух озер в Румынии, где недавно находили следы ДНК «асгардархей».

И в том, и в другом водоеме ученые обнаружили массу подобных потерянных звеньев эволюции, присутствовавших как в первых 40 сантиметрах грунта, так и в воде. Первые их фотографии крайне удивили ученых – эти микробы оказались крайне непохожи на других одноклеточных обитателей Земли.

К примеру, все хеймдалли были необычно крупными и обладали схожими размерами и формой. Вдобавок, их ДНК была распределена не по всей клетке, как у прочих прокариот, а сосредоточена в центральной ее части. Как считают ученые, эти необычные черты хеймдаллей подтверждают популярную сегодня теорию о том, что именно эти светочувствительные микробы наиболее близки в эволюционном отношении к предкам людей и всех многоклеточных животных.

В противоположность этому, «локи», как и их тезка из мифов древних скандинавов, оказались очень разными по форме, размерам и устройству. Среди них встречались и штаммы, имевшие схожее «прото-ядро», как и хеймдалли. Как предполагают исследователи, это говорит о том, что «локи» могут занимать самые разные экологические ниши и населять все уголки Земли.

В ближайшее время ученые планируют детальнее изучить этих микробов и понять, что нужно сделать, чтобы вырастить культуру этих «потерянных звеньев» эволюции.

Источник biorXiv.org