Усередині того, що виглядає як звичайна крапля морської води, дослідники виявили щось, що майже виходить за межі правил біології. Японська група дослідників, яка працює з міжнародними партнерами з Університету Далхаузі та Університету Цукуби, описала мікроскопічний архей під назвою Candidatus Sukunaarchaeum mirabile.
Він має найменший геном, який коли-небудь реєструвався для цієї групи, і живе настільки спрощено, що знаходиться на розмитій межі між живими клітинами і вірусами, пише Econews. Це відкриття змушує вчених повернутися до базових питань про те, що означає бути живим і як приховані мікроби допомагають керувати океанічними екосистемами.
Дослідження було опубліковано в bioRxiv.
Геном, що живе на межі
Історія почалася, коли вчені секвенували ДНК морського планктону і помітили генетичні фрагменти, які не відповідали жодному відомому організму. Реконструкція цих фрагментів виявила кільцевий геном розміром близько 238 000 пар основ.
Для порівняння, попередній рекордсмен серед архей, Nanoarchaeum equitans, несе близько 490 000 пар основ, так що цей новачок зберіг ледь половину ДНК свого і без того мінімалістичного родича.
Майже все в цьому крихітному геномі присвячено обробці генетичної інформації. Мікроб зберігає основні інструкції для копіювання ДНК і створення рибосом, які її зчитують, проте звичайні метаболічні шляхи для вилучення енергії або виробництва амінокислот і вітамінів відсутні. Схоже, він не здатний виробляти більшу частину того, що йому потрібно, і замість цього покладається на ресурси свого господаря.
Автори дослідження описують його як "клітинну сутність, що зберегла тільки своє реплікативне ядро" – фраза, яка показує, наскільки близько він наближається до межі між клітиною і чимось простішим.
Не вірус, не хрестоматійна клітина
Проте Sukunaarchaeum не є вірусом. Він, як і раніше, будує свої власні рибосоми та інформаційну РНК замість того, щоб запозичувати весь цей апарат у свого господаря. У той же час його крихітний геном і цілеспрямована зосередженість на створенні нових копій самого себе роблять його спосіб життя разюче схожим на вірусний.
У звіті журналу Science зазначається, що його ДНК "зосереджена майже виключно на реплікації", і висловлюється припущення, що він може перебувати на еволюційному шляху між більш традиційними клітинами і повністю вірусними стратегіями.
Тож куди ж занести подібну істоту на дереві життя? На даний момент генетичні порівняння розміщують Sukunaarchaeum глибоко в домені архей, на нещодавно визнану гілку, яка стоїть осібно від раніше відомих груп. Іншими словами, навіть всередині архей, які і так включають багатьох екстремальних фахівців, еволюція може скоротити геном набагато сильніше, ніж уявлялося в більшості підручників.
Крихітний пасажир планктону, який живить планету
На даний момент Sukunaarchaeum був виявлений тільки всередині планктонного динофлагеллята під назвою Citharistes regius, який дрейфує в теплих водах океану. Архей поводиться як голопаразит, мабуть, забираючи у свого господаря все необхідне і нічого не віддаючи натомість, і вважається першим відомим паразитичним археєм.
Коли дослідники вивчили глобальні огляди ДНК океану, вони виявили споріднені послідовності в морській воді з багатьох регіонів. Ця закономірність припускає, що дана дивна лінія є частиною більш широкої прихованої спільноти, яка живе разом з дрібними морськими організмами, а не є одиничним курйозом.
Ці тихі відносини мають значення, тому що спільноти планктону допомагають приводити в дію вуглецевий насос океану і підтримують харчові ланцюги, які годують риб, морських птахів і людей. Паразити і симбіонти можуть змінювати те, як їх господарі ростуть, діляться і переробляють поживні речовини.
Якщо Sukunaarchaeum і його родичі змінюють метаболізм планктону, який їх переносить, вони можуть стати ще одним важелем, що пов'язує мікроскопічний світ з кліматом і біорізноманіттям. На даний момент вчені просто знають, що таке партнерство існує, а його екологічний вплив все ще невідомий.
Чому це важливо для еволюції та астробіології
Екстремальне скорочення геному вже відомо у деяких бактеріальних і архейних симбіонтів, проте Sukunaarchaeum доводить цю модель майже до межі. Він розмиває звичні ярлики, такі як "клітина", "вірус" і "незалежний організм", і підтверджує ідею про те, що життя краще розглядати як спектр стратегій виживання, а не як чіткий набір категорій.
Деякі дослідники навіть описують його як можливу "живу копалину", яка натякає на давні переходи між різними видами біологічних істот.
Тут також присутній аспект астробіології. Коли ми уявляємо життя на Марсі або на крижаних супутниках зовнішньої Сонячної системи, ми часто уявляємо самодостатні мікроби, подібні до тих, що зображені на наших шкільних діаграмах.
Sukunaarchaeum – це нагадування про те, що реальне життя може бути більш залежним, більш редукованим і дивним, ніж припускають ці діаграми. У практичному плані це означає, що майбутнім місіям, можливо, доведеться шукати не тільки вільноживучі клітини, але і генетичних "попутників", що ховаються всередині інших організмів.
Зрештою, цей крихітний архей показує, що більша частина біорізноманіття Землі все ще невидима для неозброєного ока і тільки зараз починає проявлятися в результаті генетичних досліджень наших океанів.
Раніше УНІАН повідомляв про крихітних рибок, які вразили вчених навичкою, яка є тільки у деяких ссавців.
