Внутри того, что выглядит как обычная капля морской воды, исследователи обнаружили нечто, что почти выходит за рамки правил биологии. Японская группа исследователей, работающая с международными партнерами из Университета Далхаузи и Университета Цукубы, описала микроскопический архей под названием Candidatus Sukunaarchaeum mirabile.
Он обладает самым маленьким геномом, когда-либо зарегистрированным для этой группы, и живет настолько упрощенно, что находится на размытой границе между живыми клетками и вирусами, пишет Econews. Это открытие заставляет ученых вернуться к базовым вопросам о том, что значит быть живым и как скрытые микробы помогают управлять океаническими экосистемами.
Исследование было опубликовано в bioRxiv.
Геном, живущий на грани
История началась, когда ученые секвенировали ДНК морского планктона и заметили генетические фрагменты, которые не соответствовали ни одному известному организму. Реконструкция этих фрагментов выявила кольцевой геном размером около 238 000 пар оснований.
Для сравнения, предыдущий рекордсмен среди архей, Nanoarchaeum equitans, несет около 490 000 пар оснований, так что этот новичок сохранил едва ли половину ДНК своего и без того минималистичного родственника.
Почти все в этом крошечном геноме посвящено обработке генетической информации. Микроб сохраняет основные инструкции для копирования ДНК и создания рибосом, которые ее считывают, однако обычные метаболические пути для извлечения энергии или производства аминокислот и витаминов отсутствуют. Похоже, он неспособен производить большую часть того, что ему нужно, и вместо этого полагается на ресурсы своего хозяина.
Авторы исследования описывают его как "клеточную сущность, сохранившую только свое репликативное ядро" – фраза, которая показывает, насколько близко он подходит к черте между клеткой и чем-то более простым.
Не вирус, не хрестоматийная клетка
Тем не менее, Sukunaarchaeum не является вирусом. Он по-прежнему строит свои собственные рибосомы и информационную РНК вместо того, чтобы заимствовать весь этот аппарат у своего хозяина. В то же время его крошечный геном и целеустремленная сосредоточенность на создании новых копий самого себя делают его образ жизни поразительно похожим на вирусный.
В отчете журнала Science отмечается, что его ДНК "сосредоточена почти исключительно на репликации", и высказывается предположение, что он может находиться на эволюционном пути между более традиционными клетками и полностью вирусными стратегиями.
Так куда же занести подобное существо на древе жизни? На данный момент генетические сравнения помещают Sukunaarchaeum глубоко в домен архей, на недавно признанную ветвь, которая стоит особняком от ранее известных групп. Другими словами, даже внутри архей, которые и так включают многих экстремальных специалистов, эволюция может сократить геном гораздо сильнее, чем представлялось в большинстве учебников.
Крошечный пассажир планктона, который питает планету
На данный момент Sukunaarchaeum был обнаружен только внутри планктонного динофлагеллята под названием Citharistes regius, который дрейфует в теплых водах океана. Архей ведет себя как голопаразит, по-видимому, забирая у своего хозяина всё необходимое и ничего не отдавая взамен, и считается первым известным паразитическим археем.
Когда исследователи изучили глобальные обзоры ДНК океана, они обнаружили родственные последовательности в морской воде из многих регионов. Эта закономерность предполагает, что данная странная линия является частью более широкого скрытого сообщества, которое живет вместе с мелкими морскими организмами, а не является единичным курьезом.
Эти тихие отношения имеют значение, потому что сообщества планктона помогают приводить в действие углеродный насос океана и поддерживают пищевые цепи, которые кормят рыб, морских птиц и людей. Паразиты и симбионты могут изменять то, как их хозяева растут, делятся и перерабатывают питательные вещества.
Если Sukunaarchaeum и его родственники изменяют метаболизм планктона, который их переносит, они могут стать еще одним рычагом, связывающим микроскопический мир с климатом и биоразнообразием. На данный момент ученые просто знают, что такое партнерство существует, а его экологическое воздействие всё еще неизвестно.
Почему это важно для эволюции и астробиологии
Экстремальное сокращение генома уже известно у некоторых бактериальных и архейных симбионтов, однако Sukunaarchaeum доводит эту модель почти до предела. Он размывает привычные ярлыки, такие как "клетка", "вирус" и "независимый организм", и подтверждает идею о том, что жизнь лучше рассматривать как спектр стратегий выживания, а не как четкий набор категорий.
Некоторые исследователи даже описывают его как возможное "живое ископаемое", которое намекает на древние переходы между различными видами биологических сущностей.
Здесь также присутствует аспект астробиологии. Когда мы представляем жизнь на Марсе или на ледяных лунах внешней Солнечной системы, мы часто воображаем самодостаточных микробов, подобных тем, что изображены на наших школьных диаграммах.
Sukunaarchaeum – это напоминание о том, что реальная жизнь может быть более зависимой, более редуцированной и странной, чем предполагают эти диаграммы. В практическом плане это означает, что будущим миссиям, возможно, придется искать не только свободноживущие клетки, но и генетических "попутчиков", прячущихся внутри других организмов.
В конечном счете, этот крошечный архей показывает, что большая часть биоразнообразия Земли всё еще невидима для невооруженного глаза и только сейчас начинает проявляться в результате генетических исследований наших океанов.
Ранее УНИАН сообщал про крошечных рыбок, поразивших ученых навыком, который есть только у некоторых млекопитающих.
