Японские ученые обнаружили форму жизни, не вписывающуюся ни в одну известную биологическую категорию. Это микроскопическое существо Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, археон с минимальным геномом.
Оно выглядит как обычная капля морской воды, но внутри него исследователи обнаружили нечто, что почти выходит за рамки биологических правил.
Японские исследователи, работающие с международными партнёрами из Университета Далхаузи и Университета Цукуба, описали его как новый вид в царстве животных.
Археон обладает самым маленьким геномом, из когда-либо зарегистрированным для этой группы, и живёт настолько упрощённо, что находится на размытой границе между живыми клетками и вирусами.
Это открытие заставляет учёных пересмотреть фундаментальные вопросы о том, что значит быть живым и как скрытые микробы помогают функционировать океаническим экосистемам.
Авторы исследования описывают археон как "клеточный организм, сохраняющий только своё репликативное ядро", что показывает насколько близко он находится к грани между клеткой и чем-то более простым.
Когда учёные секвенировали ДНК морского планктона, то заметили генетические фрагменты, которые не соответствовали ни одному известному организму. Реконструкция этих фрагментов выявила кольцевой геном размером около 238 000 пар оснований.
Для сравнения: предыдущий рекордсмен среди архей, Nanoarchaeum equitans, содержит примерно 490 000 пар оснований, поэтому этот новичок сохранил едва половину ДНК своего и без того минималистичного родственника.
Почти всё в этом крошечном геноме предназначено для обработки генетической информации. Микроорганизм сохраняет основные инструкции для копирования ДНК и построения рибосом, которые её считывают, однако обычные метаболические пути для получения энергии или синтеза аминокислот и витаминов отсутствуют.
По-видимому, он не способен производить большую часть необходимых ему веществ и вместо этого полагается на своего хозяина в плане поставок.
Sukunaarchaeum не является вирусом. Он по-прежнему строит свои собственные рибосомы и матричную РНК, вместо того чтобы заимствовать весь этот механизм у своего хозяина. В то же время, его крошечный геном и целенаправленная сосредоточенность на создании всё большего количества собственных копий делают его образ жизни поразительно похожим на вирусный.
В статье в журнале Science отмечается, что его ДНК "почти полностью сосредоточена на репликации", и предполагается, что он может находиться на эволюционном пути между более традиционными клетками и полностью вирусными стратегиями.
Итак, куда же поместить нечто подобное на древе жизни? На данный момент генетические сравнения помещают Sukunaarchaeum глубоко в домен архей, на недавно выделенную ветвь, которая находится отдельно от ранее известных групп. Другими словами, даже внутри архей, где уже обитает множество экстремальных видов, их эволюция может значительно уменьшить геном, гораздо сильнее, чем это предполагалось в большинстве учебников.
Микроскопический вид Sukunaarchaeum mirabile, недавно описанной археи, является одним из самых маленьких известных геномов среди архей.
До сих пор Sukunaarchaeum был обнаружен только внутри планктонной динофлагелляты Citharistes regius, дрейфующей в тёплых океанских водах, который ведёт себя как голопаразит, по-видимому, забирая всё необходимое для жизни у своего хозяина, ничего не отдавая взамен, и считается первым известным паразитическим археоном.
Проведённый анализ ДНК в глобальном океане, позволил обнаружить родственные последовательности в морской воде из многих регионов. Эта закономерность предполагает, что эта странная линия является частью более широкого скрытого сообщества, живущего вместе с мелкими морскими организмами, а не единичным случаем. Эти скрытые взаимоотношения важны, потому что планктонные сообщества помогают управлять углеродным насосом океана и поддерживают пищевые цепи, которые питают рыб, морских птиц и людей. Паразиты и симбионты могут изменять рост, деление и круговорот питательных веществ у своих хозяев.
Если Sukunaarchaeum и его родственники изменят метаболизм планктона, который их переносит, они могут стать ещё одним рычагом, связывающим микроскопический мир с климатом и биоразнообразием. На данный момент учёные просто знают, что это партнёрство существует, и что его экологическое воздействие всё ещё неизвестно.
Экстремальное сокращение генома уже известно у некоторых бактериальных и архейных симбионтов, однако Sukunaarchaeum доводит эту закономерность до предела. Она размывает привычные понятия, такие как "клетка", "вирус" и "независимый организм", подтверждая идею о том, что жизнь, возможно, лучше рассматривать как спектр стратегий выживания.
