Происхождение жизни: как микробы заложили основу для сложных клеток
Кто наши предки? Возможно, это особая группа одноклеточных организмов, цитоскелет которых похож на цитоскелет сложных организмов, таких как животные и растения.
Десять лет назад археи Асгарда были неизвестны науке, но в 2015 году норвежские исследователи обнаружили их генетические фрагменты в глубоководных отложениях. Собрав геном на компьютере, ученые поняли, что имеют дело с новой группой архей, которые, хотя и являются одноклеточными, как бактерии, существенно отличаются от них генетически, строением клеточной оболочки и метаболизмом.
Эти организмы были выделены в отдельную подгруппу архей Асгарда, названную в честь скандинавского пантеона богов, поскольку первые образцы были найдены возле гидротермального источника Замок Локи на Срединно-Атлантическом хребте.
Археи Асгарда оказались «недостающим звеном» между археями и эукариотами — организмами, клетки которых содержат ядро, включая растения и животных. Это открытие поставило под сомнение традиционную классификацию жизни на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Некоторые ученые предлагают рассматривать эукариот как часть архей Асгарда, что сократило бы число доменов до двух: археи (включая эукариот) и бактерии.
Исследования архей Асгарда продолжаются, и в последние годы были сделаны важные открытия. Например, команда профессора Мартина Пилхофера из Швейцарской высшей технической школы Цюриха изучила структуру клеток археи Lokiarchaeum ossiferum, обнаруженной в Словении.
Ученые выявили, что у этих организмов присутствует белок актин, схожий с актином эукариот, который формирует нитевидные структуры, поддерживающие сложную клеточную архитектуру архей. Кроме того, исследователи обнаружили у архей Асгарда микротрубочки, похожие на те, что есть у эукариот, хотя и меньшего размера. Эти структуры, состоящие из белков тубулина, могут выполнять транспортные функции, аналогичные микротрубочкам эукариот.
Происхождение микротрубочек долгое время оставалось загадкой, но исследования показали, что они могли сыграть ключевую роль в эволюции эукариотических клеток. Ученые предполагают, что цитоскелет архей Асгарда, включая актиновые филаменты и микротрубочки, мог способствовать формированию отростков, которые помогли археям захватить бактерию.
В процессе эволюции эта бактерия превратилась в митохондрию, что стало важным шагом в развитии эукариотической клетки с ядром и другими органеллами.
Исследователи продолжают изучать функции актиновых филаментов и микротрубочек у архей Асгарда, а также идентифицировать белки на их поверхности. Пилхофер и его коллеги надеются разработать антитела для специфического поиска этих организмов в смешанных микробных культурах.
Несмотря на значительный прогресс, многие вопросы остаются без ответа, включая точную связь между археями Асгарда и эукариотами, а также уникальные аспекты их клеточной биологии. Ученые продолжают раскрывать секреты этих загадочных микробов, что может пролить свет на ранние этапы эволюции жизни на Земле.