У странного морского микроба самый маленький из когда-либо обнаруженных геномов

Фото из открытых источников

Появился новый организм, и он серьёзно размывает границы между тем, что мы знаем о жизни. Этот ранее неизвестный крошечный микроб обладает самым маленьким из когда-либо обнаруженных геномов, и хотя он напоминает вирус, он способен реплицироваться и выражать собственную генетическую информацию. Статья с результатами нового исследования была опубликована в журнале Current Biology.

Микроорганизм, в настоящее время названный Candidatus Sukunaarchaeum mirabile (или сокращенно Sukunaarchaeum) в честь небольшого японского божества, был обнаружен случайно во время секвенирования генома Citharistes regius, морского планктона. 

В ходе отбора проб планктона команда, к своему удивлению, постоянно обнаруживала одну и ту же петлю ДНК, которая не соответствовала ни одному известному виду. Это наводило на мысль о существовании внутри планктона чего-то еще.

Оказалось, это загадочный Sukunaarchaeum, принадлежащий к археям — группе одноклеточных организмов, совершенно отличных от бактерий. Он обладает невероятно малым геномом, состоящим всего из 238 000 пар оснований, что примерно вдвое меньше, чем у следующего по величине известного генома архей.

Подобно вирусу, Sukunaarchaeum — одноклеточный организм, который зависит от своего хозяина для выполнения многих биологических функций. Например, он утратил почти все гены, необходимые для производства собственных питательных веществ и энергии. И тем не менее, несмотря на это, Sukunaarchaeum всё ещё содержит гены, позволяющие ему копировать собственную ДНК и использовать генетическую информацию для производства белков — то, чего вирус сделать не может.

«Ключ к определению жизни заключается в том, может ли существо самовоспроизводиться и может ли оно делать это автономно», — пояснил профессор Торстен Аллерс из Школы наук о жизни Ноттингемского университета. «Это захватывающее открытие дает новые подсказки о том, насколько простой может стать живая клетка, оставаясь при этом способной воспроизводить и поддерживать собственную генетическую информацию».

Этот микроб также генетически отличается от других архей. Сходные генетические последовательности, обнаруженные в морских образцах, указывают на то, что он принадлежит к гораздо большей группе организмов, которая ранее оставалась незамеченной.

Когда организмы имеют чрезвычайно маленькие геномы, они обычно отказываются от некоторых способностей, необходимых им для независимого функционирования. Хорошими примерами являются митохондрии и хлоропласты. Когда-то они оба были свободноживущими бактериями, но теперь они существуют только внутри клеток, где зависят от своего хозяина в плане некоторых механизмов, необходимых для копирования и использования их генетической информации.

В отличие от них, в Sukunaarchaeum все делают по-другому.

«Хотя он утратил почти все гены, необходимые для производства питательных веществ и энергии, он сохранил большую часть механизмов, необходимых для копирования своего генома и производства белков на основе своей генетической информации», — добавил Аллерс. «Это позволяет предположить, что Sukunaarchaeum может быть близок к минимальному уровню генетической информации, необходимому для того, чтобы организм оставался независимой клеткой».

Интересно, что четверть его генома состоит из генов, отвечающих за создание необычно крупных мембранных белков. В настоящее время исследователи не знают, какую функцию они выполняют, но отмечают, что аналогичные крупные мембранные белки были обнаружены у некоторых паразитических архей. 

Вполне возможно, что Sukunaarchaeum может жить как паразит самостоятельно или совместно с другими организмами.

Вокруг этого существа до сих пор остается много неизвестного. Хотя Аллерс и его коллеги идентифицировали его геном, они еще не наблюдали его и не определили его хозяина. Команда планирует узнать больше об этом загадочном микробе, в том числе исследовать, где он обитает, от чего зависит и как взаимодействует со своим хозяином.

Полученные результаты вполне могут рассказать нам больше о пределах жизни и о том, как мало генетического материала необходимо организму для выживания и размножения. Эта информация может помочь нам понять, как зародилась сложная жизнь на Земле, — загадка, влияющая на эволюцию животных, растений и грибов.