Глубоко в морских отложениях, вдали от солнечного света, обитают микроорганизмы, которые могут изменить наше понимание эволюции жизни на Земле. В 2015 году ученые обнаружили новую группу архей, названную в честь небесного царства из скандинавской мифологии — Асгард-археи. Первые представители были найдены вблизи «Замка Локи» — черного курильщика на Срединно-Атлантическом хребте между Норвегией и Шпицбергеном.
Эти микроорганизмы представляют собой недостающее звено между археями и эукариотами — организмами с клетками, содержащими ядро и органеллы. Открытие Асгард-архей бросило вызов традиционной классификации жизни на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Некоторые исследователи теперь предлагают сократить количество доменов до двух: археи (включая эукариоты) и бактерии.
Профессор Мартин Пильхофер из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) возглавил исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature два года назад. Объектом изучения стал Lokiarchaeum ossiferum, выделенный из отложений солоноватого водного канала в Словении лабораторией Кристы Шлепер из Венского университета.
Одно из ключевых открытий касается белков, подобных актину, которые формируют филаментозные структуры в щупальцеподобных выростах Асгард-архей. Локиактин создает своеобразный скелет для сложной клеточной архитектуры и обнаружен практически во всех известных видах Асгард-архей. Эта структура напоминает цитоскелет эукариотических клеток, что указывает на возможную эволюционную связь.
Недавно в журнале Cell были описаны тубулин-подобные белки, обнаруженные у Асгард-архей. Они формируют микротрубочки, похожие на эукариотические, но меньшего размера. Интересно, что эти структуры присутствуют лишь у некоторых видов Асгард-архей. Как и эукариотические микротрубочки, они растут с одного конца, что предполагает возможность транспортных функций, сходных с таковыми у эукариот.
Постдокторанты Цзинвэй Сюй и Флориан Вольвебер, соавторы исследования в Cell, вместе с профессором Пильхофером и Кристой Шлепер продолжают изучать эти удивительные микроорганизмы. Их работа проливает свет на эволюционные процессы, приведшие к появлению сложных форм жизни.
Согласно предложенному сценарию эволюции, Асгард-архея могла обвить бактерию своими отростками, что в конечном итоге привело к превращению этой бактерии в митохондрии — энергетические станции современных эукариотических клеток. Ядро и другие клеточные компартменты, вероятно, развились позже, завершив формирование эукариотической клетки.
Цитоскелет, обнаруженный у Асгард-архей, скорее всего, сыграл решающую роль в развитии сложной жизни. Эти структурные элементы могли обеспечить необходимую архитектурную основу для увеличения размера клеток и формирования внутриклеточных компартментов.
Будущие исследования будут направлены на изучение функций актиновых филаментов и археального тубулина, а также на идентификацию поверхностных белков этих микроорганизмов. Ученые также разрабатывают антитела для «вылавливания» Асгард-архей из смешанных культур, что позволит лучше изучить эти загадочные организмы и их роль в эволюции жизни на нашей планете.
Изображение носит иллюстративный характер
Эти микроорганизмы представляют собой недостающее звено между археями и эукариотами — организмами с клетками, содержащими ядро и органеллы. Открытие Асгард-архей бросило вызов традиционной классификации жизни на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Некоторые исследователи теперь предлагают сократить количество доменов до двух: археи (включая эукариоты) и бактерии.
Профессор Мартин Пильхофер из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) возглавил исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Nature два года назад. Объектом изучения стал Lokiarchaeum ossiferum, выделенный из отложений солоноватого водного канала в Словении лабораторией Кристы Шлепер из Венского университета.
Одно из ключевых открытий касается белков, подобных актину, которые формируют филаментозные структуры в щупальцеподобных выростах Асгард-архей. Локиактин создает своеобразный скелет для сложной клеточной архитектуры и обнаружен практически во всех известных видах Асгард-архей. Эта структура напоминает цитоскелет эукариотических клеток, что указывает на возможную эволюционную связь.
Недавно в журнале Cell были описаны тубулин-подобные белки, обнаруженные у Асгард-архей. Они формируют микротрубочки, похожие на эукариотические, но меньшего размера. Интересно, что эти структуры присутствуют лишь у некоторых видов Асгард-архей. Как и эукариотические микротрубочки, они растут с одного конца, что предполагает возможность транспортных функций, сходных с таковыми у эукариот.
Постдокторанты Цзинвэй Сюй и Флориан Вольвебер, соавторы исследования в Cell, вместе с профессором Пильхофером и Кристой Шлепер продолжают изучать эти удивительные микроорганизмы. Их работа проливает свет на эволюционные процессы, приведшие к появлению сложных форм жизни.
Согласно предложенному сценарию эволюции, Асгард-архея могла обвить бактерию своими отростками, что в конечном итоге привело к превращению этой бактерии в митохондрии — энергетические станции современных эукариотических клеток. Ядро и другие клеточные компартменты, вероятно, развились позже, завершив формирование эукариотической клетки.
Цитоскелет, обнаруженный у Асгард-архей, скорее всего, сыграл решающую роль в развитии сложной жизни. Эти структурные элементы могли обеспечить необходимую архитектурную основу для увеличения размера клеток и формирования внутриклеточных компартментов.
Будущие исследования будут направлены на изучение функций актиновых филаментов и археального тубулина, а также на идентификацию поверхностных белков этих микроорганизмов. Ученые также разрабатывают антитела для «вылавливания» Асгард-архей из смешанных культур, что позволит лучше изучить эти загадочные организмы и их роль в эволюции жизни на нашей планете.
