Главную тайну эволюции разгадали благодаря микробу

Японские ученые впервые вырастили в лабораторных условиях микроорганизм, который может быть связующим звеном между одноклеточной и многоклеточной жизнью.

Исходным «материалом» послужили археи – одноклеточные микробы без ядра и мембранных органелл. По данным некоторых исследований, они возникли более двух миллиардов лет назад и могут быть древнейшими существами, до сих пор населяющими Землю.

Чтобы заставить их эволюционировать, у авторов научной работы ушло 12 лет, сообщает bioRxiv.

Группа микробов под названием Lokiarchaea была обнаружена в отложениях морского дна, у подводных гидротермальных источников Атлантического океана.

Сотрудники Вагенингенского университета в Нидерландах выявили у этих архей гены, близкие к генам эукариот – живых организмов, клетки которых содержат ядро (это растения, грибы, животные и, в том числе, человек).

В дальнейшем удалось найти и другие виды архей с такой отличительной особенностью. Ученые предположили, что некий древний предок подобных микроорганизмов стал родоначальником всего живого на Земле. Но нельзя исключать, что гены эукариот на самом деле принадлежали другим микробам, и их наличие объясняется простой случайностью.

Чтобы получить точный ответ на этот вопрос, ученые из Японского агентства морских геологических наук и технологий решили провести эксперимент в лаборатории.

Они построили биореактор, имитирующий условия глубоководного выброса метана, и в течение пяти лет ждали, пока медленно растущие микробы размножатся.

Затем образцы из реактора поместили вместе с питательными веществами в стеклянные трубки, которые простояли еще год, прежде чем появились какие-либо признаки жизни. Генетический анализ выявил крошечную популяцию Lokiarchaea.

Отмечается, что клеточное деление данных архей занимает две-три недели, так что создание целой колонии заняло достаточно много времени.

Лишь через 12 лет удалось получить стабильную лабораторную культуру Lokiarchaea и других метанобразующих микробов, которые создали между собой симбиотические отношения.

Под микроскопом они выглядели как круглые клетки диаметром менее одного микрометра, с пучковидными выступами на поверхности. Археи производили энергию, разрушая аминокислоты, и могли обмениваться молекулами с партнерами-симбиотами.

Результаты подтвердили, что Lokiarchaea действительно содержат многочисленные эукариотические гены, необходимые для эволюции сложной жизни.

Дальнейшее изучение их функций может продемонстрировать, как простые одноклеточные организмы сделали первые шаги к развитию.