61.32
75.65
22 апреля 2018

Открытие биолога из России может переписать историю эволюции многоклеточных

Наука 25.12.2017
Открытие биолога из России может переписать историю эволюции многоклеточных
Биологи из России и зарубежных стран открыли крайне необычный одноклеточный организм, который заставил их сомневаться в общепринятых представлениях об эволюции самых примитивных предков людей и других многоклеточных животных, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.
"Ancoracysta twista представляет собой отдельную, неизвестную ранее эволюционную линию древа жизни уровня царства. Он имеет уникальное строение и форму. Мы показали, что митохондриальные гены были утеряны много раз независимо в различных группах эукариот в ходе их эволюции, в противоположность однократной крупномасштабной потере генов у общего предка всех организмов с обособленным ядром", — рассказывает Денис Тихоненков из Института биологии внутренних вод РАН, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.
По современным представлениям, эукариоты — сложные клетки с обособленным ядром и полным "набором" других органелл — появились в результате "ассимиляции" их предками различных бактерий и архей. Характерным примером этого процесса являются митохондрии — клеточные "энергетические станции", синтезирующие основную "энерговалюту" клеток — молекулы АТФ.
Они отделены от остальной части клетки двойной мембраной, похожей на оболочку бактерии, а также обладают своей собственной ДНК и системой синтеза белков. Органы фотосинтеза растений и водорослей — хлоропласты — имеют аналогичную природу. "Приручение" митохондрий, как сегодня считают биологи, было ключевым шагом в эволюции наших одноклеточных предков.
Так как митохондрии играют критически важную роль в жизни клеток и человека, и всех остальных эукариот, многие ученые сегодня считают, что это "приручение" завершилось на самых первых этапах эволюции многоклеточных живых существ, еще до того, как разделились предки простейших, животных, грибов и растений.
Тихоненков и его коллеги из стран Европы и Америки выяснили, что это, скорее всего, было не так, открыв необычное одноклеточное существо, Ancoracysta twista, найденное на поверхности одного из кораллов в тропических морях Земли, чьи митохондрии не похожи на аналогичные части клеток всех остальных эукариот.
Изучение и сравнение структуры примерно двух сотен белков, критически важных для работы клеток и поэтому мало меняющихся в ходе эволюции, показало, что это существо не имеет близких родственников среди всех современных эукариот. Более того, оказалось, что его митохондриальный геном был "неправильно" устроен для столь примитивного существа, столь близкого к общему предку всех организмов с обособленным ядром.
К примеру, в ней содержались "лишняя копия" инструкций по сборке белка цитохром c, одновременно присутствовавшая в ядерной ДНК самого одноклеточного существа, а также почти полный набор генов, связанных с работой рибосом, которые были потеряны митохондриями на первых этапах их слияния с предками людей и других животных.
Как объясняют ученые, раньше эволюционисты считали, что большая часть генов, управляющих развитием митохондрий, "переехала" в ДНК будущих эукариотических клеток в ходе единичного процесса переноса генетического материала. Пример Ancoracysta twista показывает, что это произошло далеко не сразу, в два или более этапов, и что его последние шаги могли протекать по совершенно разным сценариям у предтеч разных царств многоклеточных существ.
Как считает Тихоненков, в морях и других уголках Земли могут скрываться и другие существа со столь же необычной "родословной", изучение которых поможет ученым понять, как действительно появились первые многоклеточные существа Земли и их простейшие родичи.