Живое ископаемое: крошечный организм Solarion переписывает историю эукариот

В микромире, среди бесчисленных одноклеточных существ иногда случаются находки, способные перевернуть наши представления о самой основе жизни. Недавно такой находкой стало обнаружение Solarion arienae — организма настолько редкого и морфологически необычного, что он походит на посланца из глубокого прошлого, затерявшегося в современном мире. Это не просто новая песчинка в каталоге жизни, а целый неизведанный континент, внезапно проступивший сквозь туман миллиардов лет эволюции. Его история — это напоминание о том, что величайшие тайны биологии все еще скрываются у нас под носом, вернее, в скромной лабораторной чашке с культурой инфузорий.

Исследователи из Карлова университета в Праге, чье исследование было опубликовано в журнале Nature, совершили это открытие почти случайно. Solarion arienae годами оставался невидимкой в многолетней лабораторной культуре морских инфузорий, будучи чрезвычайно малым, малоподвижным и, по всей видимости, неприметным. Его звездный час настал, когда более крупные и шумные инфузории в культуре неожиданно погибли, что позволило этому скрытному организму привлечь к себе внимание ученых. Последующий анализ показал, что эта случайная находка имеет поистине революционное значение для понимания ранней эволюции эукариот — домена жизни, к которому принадлежим и мы с вами.

Путем тщательного геномного секвенирования и филогеномного анализа международная команда ученых из Чехии и США установила, что Solarion не вписывается ни в одну из известных крупных эукариотических групп. Он образует новый тип, Caelestes, и вместе с несколькими другими загадочными протистами, такими как Meteora sporadica, Provora и Hemimastigophora, формирует совершенно новую эукариотическую супергруппу, или царство, получившее название Disparia.

Эта группа представляет собой древнюю эволюционную линию, чьи современные представители являются, по всей видимости, реликтами некогда гораздо более богатого и разнообразного царства жизни. Несмотря на свою глобальную распространенность, что подтверждается редкими находками в метагеномных данных морских отложений по всему миру, Solarion остается вездесущим, но невероятно редким организмом, практически незаметным в обширных базах данных экологической ДНК.

Морфология Solarion столь же уникальна, как и его геном. Чаще всего он пребывает в неподвижной, «солнцеподобной» форме, когда из центральной клетки во всех направлениях расходятся стебельчатые органеллы, названные целестиосомами. Эти уникальные структуры, детально изученные с помощью трехмерной электронной микроскопии, служат для захвата бактериальной добычи. Кроме того, в своем жизненном цикле Solarion образует жгутиковые клетки с настолько поразительной морфологией, что ее невозможно спутать ни с одним другим известным эукариотическим организмом.

Однако самая поразительная черта Solarion скрыта в его митохондриях — энергетических станциях клетки, имеющих бактериальное происхождение. В его митохондриальном геноме сохранился ген secA, который является редчайшим реликтом системы транслокации белков, унаследованным непосредственно от альфапротеобактериального предка митохондрий.

Этот ген был утрачен практически всеми современными эукариотами, что делает Solarion одним из немногих ныне живущих организмов, сохранивших этот древний молекулярный инструментарий. Комбинация генов в его митохондриях предоставляет ученым беспрецедентную возможность реконструировать метаболические возможности митохондрий последнего общего предка всех эукариот, открывая окно в очень древнюю главу клеточной эволюции.

Как подчеркивают ведущие авторы исследования профессор Иван Чепичка и Марек Вальт, Solarion является замечательным напоминанием о границах нашего знания. Открытие этой эволюционно глубокой линии, по сути, живого ископаемого, доказывает, что ключевые части истории эукариот все еще скрыты в малоизученных нишах.