Сегодня в ученой среде превалирует мнение, что как простейшие формы жизни, так и более сложные организмы появились вблизи находящихся на большой глубине гидротермальных источников. Эти подводные микро-вулканы дают энергию и минералы, требующиеся для известной нам биологической жизни. Первые микроорганизмы «родились» 3.8 миллиарда лет назад. Это были прокариоты, у которых не было ядра. Через 2 миллиарда лет после этого они породили более сложных живых существ - эукариотов. В клетках последних есть ядра, и к этой категории принадлежат все сложные организмы, в том числе люди.
Одной из самых больших загадок эволюционной биологии является вопрос о том, каким именно образом сложные эукариоты получились из не имеющих ядерных клеток организмов. Превалирует мнение, что это произошло в результате объединения двух типов прокариот, решивших делиться друг с другом питательными веществами. В частности, это могло быть весьма странное партнерство археи и «проглоченной» ею альфа-протеобактерии. В результате этого союза возникли бы митохондриальные структуры, позволяющие эукариотам брать энергию из сахаров с помощью кислорода.
Этот процесс известен как клеточное дыхание, и с ним связана одна интересная загадка. Первые эукариоты, по всей видимости, кислород не потребляли, так как 2 миллиарда лет назад на планете его было мало. Многие ученые считают, что они могли «работать» на молекулярном водороде. Это кажется невообразимым, но на самом деле в этом нет ничего необычного. Даже сегодня можно найти организмы, работающие по этой схеме - в частности, на океанском дне и в коровьих желудках. Однако нынешние микробы по-разному используют и усваивают водород, и исследователи не могут сказать точно, как это делали первые эукариоты. Можно предположить, что в описанном выше союзе архей и альфа-протеобактерий один из партнеров производил его, а второй потреблял. Это послужило бы основой прочной и взаимовыгодной дружбы, но ученые не понимали, какой из названных микроорганизмов мог привнести водород в эти отношения. Не так давно, однако, выяснилось, что тут может быть задействован третий вид микробов - недоброй славы хламидии.
В 2008 году в Атлантическом океане были обнаружены гидротермальные источники, внешним видом напоминающие сказочные башни. Ученые никогда не жаловались на недостаток воображения, поэтому назвали их замком Локи, в честь плутоватого божества из скандинавской мифологии. Несколько позже другая группа исследователей изучила осадочные породы в этом месте. В них были найдены археи, которых по понятному принципу назвали локиархеями. В дальнейшем этот тематический ряд был продолжен торархеями, одинархеями и хеймдалльархеями. Но эти находки сами по себе не проясняли, каким образом предки этих организмов или столь же древние бактерии использовали водород. Поэтому ученые продолжили поиски в замке Локи и нашли там хламидии.
До самого недавнего времени ученые считали, что все хламидии - паразиты, которые живут только внутри эукариотических клеток и наносят им немалый вред. Однако бактерии, обнаруженные у замка Локи, по всей видимости, не принадлежали к категории «нахлебников». Исследователи нашли конкретно в этой точке морского дна множество хламидий, но очень мало эукариот, то есть им не нужны были хозяйские организмы. Дальнейшее изучение глубоководных микробов продемонстрировало, что они весьма разнообразны и отличны от своих зловредных собратьев, досаждающих людям. По этой причине их поместили в отдельный таксономический отряд - Anoxychlamydiales.
Данное название обозначает, помимо прочего, что этим микроорганизмам не требуется кислород. Как вы уже наверняка догадались, вместо него в их метаболизме используется водород. Однако самым интересным является другой факт - гены этих хламидий, отвечающие за обращение с Н2, очень похожи на те, что имеются у эукариот. Поэтому исследователи сделали предположение, что последние получили участки ДНК, отвечающие за респираторную функцию, от хламидий.
В результате получается следующее: митохондриями мы обязаны альфа-протеобактериям, а наш архейский прародитель был родственником «асгардских архей». В какой-то момент времени он посредством горизонтального переноса генов получил от хламидий ДНК, давшую возможность использовать в метаболизме водород. Затем этот навык был передан эукариотам, которые расцвели в бедных кислородом океанах и в конечном итоге эволюционировали во всех сложных существ планеты Земля. Без этих генов той жизни, которую мы знаем и к которой принадлежим сами, попросту не было бы. То есть своим существованием все мы обязаны хламидиям. В это невероятно трудно поверить, с этим почти невозможно смириться, но, как кажется, это и в самом деле так.
Читайте также:
Больше познаваемого читайте на нашем сайте: poznavaemoe.ru
