Ближайшие родственники бактерий, которые более миллиарда лет назад переселились в клетки более крупного организма и превратились в митохондрии, питающие наши клетки, возможно, обитают в горячих источниках.
Морские бактерии, обнаруженные в горячих источниках, могут оказаться ближайшими родственниками древних бактерий, превратившихся в митохондрии более миллиарда лет назад. Митохондрии присутствуют у всех эукариот и играют ключевую роль в производстве энергии для питания клетки и, соответственно, всего организма. Считается, что они возникли примерно 1,6-1,8 млрд. лет назад из альфапротеобактерий - одной из самых распространенных групп бактерий на Земле. "Но мы до сих пор не знаем, какая именно бактерия была ответственна за это", - говорит Отто Гейгер из Национального автономного университета Мексики.
Чтобы сузить круг потенциальных подозреваемых, Гейгер и его коллеги изучили все известные на сегодняшний день геномы альфапротеобактерий на Земле, чтобы выявить те из них, которые имеют признаки, наиболее сходные с теми, которые, по их мнению, принадлежали так называемым протомитохондриям. По словам Гейгера, в ходе анализа были изучены тысячи геномов и проведено их сопоставление по десяткам критериев. Одним из ключевых была способность бактерий производить два типа липидов, которые необходимы для функционирования митохондрий.
Один из видов этих липидов, называемый церамидом, обычно не встречается в бактериях, но вырабатывается митохондриями. Вместе с другим ключевым липидом, кардиолипином, он участвует в дыхании и производстве энергии в митохондриях. Наличие генов, продуцирующих оба липида, важно потому, что вместе они также играют важную роль, помогая сигнализировать о том, что митохондрии эукариот повреждены и должны быть удалены. По словам Гейгера, эта функция сохраняется у всех эукариот, что позволяет предположить, что протомитохондрии также обладали генами для производства обоих липидов.
Исследователи пришли к выводу, что морские бактерии, обнаруженные в горячих источниках в морях и океанах по всему миру, обладают признаками, наиболее характерными для протомитохондрий. Ранее эти бактерии были обнаружены в Кармадонских источниках в России, и, по словам Гейгера, они могут быть найдены и в Мексике. По словам Гейгера, эти бактерии, принадлежащие к порядку Iodidimonadales, особенно бактерии из рода Iodidimonas, являются хорошим кандидатом, поскольку они встречаются только в местах с высоким градиентом кислорода.
"Эти бактерии действительно зависят от кислорода, - утверждает Гейгер, - так же, как и митохондрии, вырабатывающие энергию". По его словам, первоначальный хозяин протомитохондрий, которые в конечном итоге эволюционировали вместе с протомитохондриями и привели к появлению эукариот, также, скорее всего, обитал в горячих источниках. Однако Гейгер считает, что данное исследование не является окончательным. "Если бы мы провели это исследование в 2015 году, мы бы не смогли идентифицировать эти бактерии", - отмечает он. "Потому что до 2016 года эти бактерии никогда не выделялись. Я не удивлюсь, если через три, пять или десять лет появится еще один кандидат, который будет еще ближе к тому, что, по нашему мнению, может быть протомитохондрией".
Источник: New Scientist, 9 Aug 2023
