В донных осадках Атлантического океана найден микроорганизм, который вызвал бурное обсуждение среди эволюционных биологов. Lokiarchaeum или кратко Локи, как неофициально назвали свою находку ученые, может оказаться ближайшим предком всех организмов, имеющих клеточные ядра.
Около двух миллиардов лет назад в ходе эволюции произошло событие огромной важности. Если раньше на Земле существовали только прокариоты – существа без клеточного ядра, то теперь возникли более совершенные эукариоты. Они были тоже одноклеточными, но внутри их клеток имелись ядра. Впоследствии эукариоты стали бурно развиваться, и теперь к ним относятся грибы, растения и животные. Все эти два миллиарда лет продолжают существовать и прокариоты. В их число входят многочисленные бактерии и археи. Локи принадлежит к археям, но ученые предполагают, что он является переходным звеном от архей к эукариотам.
В рамках проекта по поиску новых видов архей биолог Тайс Эттема (Thijs Ettema) из Упсальского университета и его коллеги проанализировали 10 граммов осадка, поднятого со дна океана в северной части Атлантики возле подводных вулканов известных под названием «Замок Локи». Они обнаружили, что там присутствуют последовательности генов, которые указывают на наличие неизвестных микроорганизмов. Хотя исследователи смогли выделить только несколько нанограмм разрушенной ДНК, они при помощи методов метагеномики собрали воедино эти фрагменты и восстановили частичные геномы трех новых архей. Ученые не смогли выделить живой или мертвый организм, но они готовы многое сказать о нем, по его геному.
Археи по данным молекулярной биологии ближе к эукариотам, чем бактерии. Исследователи уже долгое время пытаются выяснить, разделились ли археи и эукариоты на раннем этапе и развивались уже независимо («теория трех доменов») или же отделение эукариот произошло позже, в процессе эволюции архей.
Два варианта эволюции бактерий, архей и эукариот
Локи дал ученым аргументы в пользу второй из этих версий. Например, гены, кодирующие белок актин, который нужен для создания цитоскелета, у Локи гораздо ближе к эукариотическим гена, чем аналогичные гены, найденный у других архей. Также у Локи обнаружили гены малых ГТФаз – ферментов, играющих роль в образовании цитоскелета и функционировании везикулярного транспорта в клетке. Еще у Локи имеются несколько генов белкового комплекса ESCRT, который у эукариот занят сгибанием и разрезанием мембран при клеточном делении и образовании везикул. «Это наиболее похожий на эукариот доклеточный организм», – говорит эволюционный биолог Джеймс Макинерни (James McInerney) из Национального университета Ирландии. Ученый назвал находку «еще одним колом, забитым в сердце теории трех доменов». Предполагается, что предок эукариот относился к археям, но имел актиновый цитоскелет, зачатки внутренней мембранной структуры и везикулярный транспорт. Однако у него не имелось таких необходимых принадлежностей эукариотической клетки, как ядро и митохондрии.
Сейчас исследователи пытаются выделить из донных отложений целые клетки Локи. Если этом удастся, они смогут установить, действительно ли этот микроорганизм имеет те особенности, на которые указывают его гены.
