Как на земле появились клетки с ядрами

Архея называющиеся Локи продемонстрировала, как древние безъядерные микробы имели возможность дать начало эукариотическим клеткам.

Микроба Lokiarchaea нашли на глубине 2 352 метров, в совокупности тёмных курильщиков называющиеся «Замок Локи». (Фото R.B. Pedersen, Centre for Geobiology (University of Bergen, Norge)). Колония метанпродуцирующих архей Methanosarcina mazei. (Фото Ralph Robinson / Visuals Unlimited / Corbis.) Архея Methanoculleus nigri с отпочковывающейся клеткой. (Фото Dr. Terry Beveridge / Visuals Unlimited / Corbis.)‹ ›

Жизнь на Земле делится на три домена: эукариоты (птицы, животные, рыбы, черви и т. д., все многоклеточные и ещё масса одноклеточных организмов), бактерии и археи. Эукариоты отличаются от двух остальных по целому последовательности серьёзных показателей – в их клетках имеется ядро, в котором хранится генетический материал, и целый комплект клеточных органоидов, сделанных из липидных мембран; помимо этого, у эукариот имеется масса отличий на уровне самых базисных молекулярных процессов, как-то: синтез белка, репликация ДНК и т. д.

Бактерий и архей (которых раньше именовали архебактериями) продолжительное время объединяли совместно, потому, что ни у бактерий, ни у архей нет мембранных органелл и ядра, но потом оказалось, что одни достаточно сильно отличаются от других. Перечислять отличия мы не будем, скажем только, что у архей нашли множество изюминок, неспециализированных с эукариотами. И с археями же связана одна из основных догадок происхождения эукариот.

Бактерии на Земле, разумеется, показались раньше, и продолжительное время биологи не могли осознать, как и откуда рядом с бактериями показались клетки с ядрами и внутриклеточными сложноорганизованными мембранами. И вот, в то время, когда археями занялись во всеоружии молекулярно-генетических способов, появилась версия, что эукариоты имеется итог симбиоза между простой бактерией (либо эубактерией) и археей.  

Но в каких как раз родственных отношениях находятся эукариоты и археи, всё равняется оставалось неясным. С одной стороны, и те, и другие имели возможность случиться от одного неспециализированного предка. Иначе, эукариотическая клетка имела возможность появиться в какой-то уже сформировавшейся архейной группы.

Сделать выбор тут возможно было бы, если бы нашёлся ещё какой-нибудь вид архей, благодаря которому возможно было бы глубже прояснить генетические связи между двумя доменами.

И таковой вид был отыскан: в статье в Nature несколько исследователей из Уппсальского университета обрисовывает архею Lokiarchaea, названную так вследствие того что нашли её в грунте рядом с «Замком Локи» – совокупностью гидротермальных источников на Срединно-Атлантическом хребте, между Гренландией и Норвегией.

Начальный анализ продемонстрировал, что Lokiarchaea принадлежат к одной из самых больших групп морских архей, которых, действительно, до сих пор не удаётся культивировать в лабораторных условиях (что для архей, да и для бактерий, совсем бывает). Метагеномный анализ разрешил собрать воедино 92 процентов генетического материала, по окончании чего оказалось, что около 175 белков Lokiarchaea очень близки эукариотическим аналогам, участвующим в формировании мембран, фагоцитозе формы и изменении клетки (другими словами мембранном захвате частичек из окружающей среды).

Более того, эукариоты, по-видимому, сформировались как отдельный кластер уже в данной группы морских микробов. Сам Lokiarchaea, без сомнений, относится к археям, но в прошлом у него и у эукариот был неспециализированный архейный предок.

 Одна из неприятностей, появляющихся в связи с догадкой о слиянии архей и бактерий в одну эукариотическую клетку – отсутствие и у бактерий, и у архей способности к фагоцитозу. Другими словами они не смогут образовать впячивание в собственной внешней оболочке и заключить в себя некоторый объект, а ведь в случае если мы придерживаемся догадки о симбиозе, то одна клетка обязана как бы запрятать в себя другую.

У многих бактерий и архей, не считая наружной мембраны, имеется ещё и прочная клеточная стена, которая помешала бы фагоцитозу, задумай клетка его осуществить; но, помимо этого, тут необходимо мочь ещё и достаточно тонко манипулировать собственной мембраной, для чего нужен соответствующий протеиновый аппарат. И вот, как выяснилось, таковой аппарат, по крайней мере, частично, имеется у Lokiarchaea.

По словам Тийса Эттема (Thijs Ettema), данный микроорганизм как бы стоит в начале эволюционного пути, ведущего к полноценному фагоцитозу. Миллиарды лет назад похожая архея имела возможность бы, спустя какое-то время, в итоге захватить настоящую бактерию – и не съесть её, а покинуть в себе в качестве симбионта; потом «гость» имел возможность бы превратиться, к примеру, в митохондрию либо хлоропласт. (В скобках увидим, что появление ядра довольно часто растолковывают тем, что, поселив у себя симбионта, клетке-хозяину было нужно дополнительно обезопасисть от него собственный личный геном, дабы гены симбионта не влезли в хозяйскую ДНК, и именно ядерная мембрана стала одной из линий таковой защиты.)

Среди вторых изюминок Lokiarchaea авторы работы отмечают гены скелетного белка актина, каковые больше похожи на эукариотические актиновые гены, чем на архейные, и пара десятков последовательностей, соответствующих особенным регуляторным сигнальным белкам – их количество у Loki (как нежно именуют нового микроба) приблизительно такое же, как у большинства одноклеточных эукариотических видов. Помимо этого, у Lokiarchaea в геноме нашли кусок, похожий на эукариотический ген ESCRT, нужный для внутриклеточного перемещения мембранных пузырьков-везикул.

Сейчас перед биологами стоит задача узнать, что всё-таки делают эукариотоподобные гены в клетках археи. (Загрязнение посторонним генетическим материалом исследователи уже исключили.) Разумеется, что у Lokiarchaea они показались не напрасно, в другом случае в них накопилось бы множество мутаций, они потеряли бы стали и функциональность бы генетическим мусором. Быть может, что у микроба имеется какие-то зачатки, какие-то элементы эндомембранных белкового скелета и структур, напоминающие таковые у эукариот.

Но чтобы в этом убедиться, капризную архею нужно будет научиться выращивать в лабораториях. Не смотря на то, что в целом и без того ясно, что Lokiarchaea стала одним из наибольших открытий последних десятилетий: с её помощью мы можем осознать, что происходило на одном из наиболее значимых этапов развития судьбы, на протяжении появления на Земле эукариот.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Новая перспектива церна: опять коллайдер, но очень большой
• Регенерация сердца

Строение ядра

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Сколько клеток в человеке

  Число клеток людской тела приблизительно соответствует числу отечественных бактерий-симбионтов. В то время, когда заходит обращение о желудочно-кишечной…

• Жизнь на земле появилась раньше, чем земля, утверждают ученые

  Жизнь существовала еще до появления Почвы и, быть может, пребывала за пределами Нашей системы, утверждают ученые. Два генетика применили знания…

• Как клетка распутывает запутанную рнк

  Мобильные генетические элементы смогут перевоплотить клеточную РНК в перепутанный клубок, из которого нереально извлечь никакую данные – но у клетки…

• Кожные бактерии снюхались с клетками иммунной системы

  Одна из бессчётных бактерий, каковые нормально обитают на отечественной коже, согласно точки зрения американских изучений, способна сыграть важную роль в…