Как зародилась жизнь? Изучение микробов Asgard объясняет, как одноклеточные создали сложные клетки и жизнь

Микроорганизмы, известные как археи Asgard, возможно, являются недостающим звеном в эволюции, объясняющим переход от простых одноклеточных форм к сложным организмам, включая человека. Новое исследование швейцарских ученых впервые подтвердило наличие у этих микробов белковых структур, которые ранее считались исключительной прерогативой эукариот — живых существ с оформленным клеточным ядром.

Ключ к происхождению сложной жизни

Открытие, сделанное группой профессора Мартина Пилхофера из Высшей технической школы Цюриха, касается микроба Lokiarchaeum ossiferum, выделенного из донных отложений в Словении. С помощью криоэлектронной микроскопии ученые обнаружили в его клетках два критически важных компонента: актиновые филаменты и микротрубочки, состоящие из белка тубулина. Именно эти элементы образуют цитоскелет — внутренний «скелет» клетки, который у эукариот отвечает за поддержание формы, транспорт веществ и деление.

Цитоскелет как двигатель эволюции

Наличие у Asgard актина и тубулина, пусть и в более примитивной форме, чем у высших организмов, кардинально меняет представления о ходе эволюции. Ранее считалось, что подобная сложная внутренняя архитектура появилась только у эукариот. Теперь же выясняется, что ее «черновик» существовал у архей задолго до того, как жизнь на Земле стала многоклеточной. Исследователи полагают, что именно цитоскелет Asgard мог позволить этим одноклеточным создавать выросты и захватывать другие бактерии. Этот механизм, по одной из гипотез, привел к поглощению бактерии-предшественницы митохондрии, что и стало отправной точкой для появления всех сложных форм жизни.

Пересмотр древа жизни

Открытие Asgard ставит под сомнение устоявшуюся классификацию живого мира на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Генетическое сходство Asgard с эукариотами настолько велико, что некоторые биологи предлагают включить нас, людей, в состав этой группы. В такой новой парадигме на древе жизни остаются лишь две основные ветви: бактерии и археи (к которым теперь относятся и все эукариоты).

Ученые только начинают понимать функции микротрубочек у Asgard. Пока неясно, участвуют ли они в транспорте веществ, как у эукариот, или выполняют какую-то иную роль. Следующим шагом станет поиск поверхностных белков этих микробов для создания антител, которые позволят эффективно «вылавливать» Asgard из сложных микробных сообществ для дальнейшего изучения.

За десять лет с момента первого обнаружения генетических следов Asgard в глубоководных отложениях у «Замка Локи» — гидротермального источника в Атлантике — эти микроорганизмы превратились из научной гипотезы в ключ к разгадке происхождения нашей собственной клеточной сложности. То, что когда-то казалось уникальным изобретением эволюции, теперь предстает как наследие, полученное от древних архей. Каждое новое исследование Asgard не просто добавляет штрих к портрету микробного мира, а переписывает сценарий появления жизни в том виде, в котором мы ее знаем.