Случается раз в миллиард лет: зафиксировано слияние двух форм жизни

Фото из открытых источников

Учеными зафиксировано слияние бактерии и водоросли в один организм. Азотфиксирующий микроб, существовавший отдельно, перебрался в клетки водоросли и стал ее органеллой, «внутренним органом».

Исследователи опубликовали результаты работы в журнале Cell. Биологам удалось выяснить, что цианобактерия UCYN-A была поглощена водорослями Braarudosphaera bigelowii. Цианобактерия известна тем, что может «захватывать» азот из воздуха и комбинировать его с другими элементами для производства соединений, нужных для развития и жизнеобеспечения клеток.

Азот для растений является базовым питательным веществом, но традиционно они, в том числе, водоросли снабжаются им с помощью симбиотических отношений с бактериями, которые до сих пор оставались отдельной формой.

Ученые поначалу решили, что у B. bigelowii и UCYN-A остаются такие же симбиотические отношения. Но детальный анализ показал, связь установилась гораздо более близкая. Выяснилось, что рост бактерий осуществляется вместе с клетками водорослей, а репликация и деление клеток у обоих организмов синхронизирована.

Сомнения полностью развеялись, когда эксперты сравнили белки, что генерирует изолированная UCYN-A, с синтезированными внутри клеток водорослей. Оказалось, что бактерия утратила часть исходных способностей и отныне может производить синтез лишь половины необходимых ей белков. Остальными ее обеспечивает хозяин.

Это и является одним из ключевых показателей перехода от эндосимбионта к органелле. Последние начинают утрачивать кусочки ДНК, их геномы уменьшаются, и органеллы становятся зависимыми от материнской клетки в плане транспортировки в клетку этих генных продуктов либо самого белка.

Подобные события случаются очень редко. Около 2,2 млрд лет назад архея поглотила бактерию, превратив ее в митохондрию — клеточную электростанцию. Что стало отправным моментом для развития многоклеточной жизни. А порядка 1,6 млрд лет назад аналогичная ситуация произошла с хлоропластами, что привело к появлению на Земле растений.

У UCYN-A трансформация в органеллу, по-видимому, шла в течение 100 млн лет. Исследователи намерены продолжить изыскания, чтобы понять, происходят ли подобные процессы в других клетках, и как это влияет на эволюцию.