В Бухте Акул сохранились живые строматолиты, возраст самых древних аналогов которых превышает 3,5 миллиарда лет.
Именно среди этих древних микробных экосистем исследователи обнаружили организмы, которые могут помочь ответить на один из главных вопросов биологии: как из простых одноклеточных организмов когда-то возникли сложные клетки, из которых сегодня состоят люди, животные, растения и грибы.
- Археи, ставшие ключом к разгадке
Команда из UNSW Sydney работала с археями Асгарда. Это особая группа микроорганизмов, которую считают ближайшими известными родственниками эукариот, то есть сложных клеток.
Выращивать живые культуры таких организмов чрезвычайно сложно. Они растут медленно и требуют очень специфических условий. В мире лишь нескольким научным группам удалось получить стабильные лабораторные культуры.
Когда исследователи наконец вырастили археи, вместе с ними в культуре оказалась бактерия, использующая сульфаты. Именно здесь началась самая интересная часть эксперимента.
- Микроскопический мост между двумя организмами
С помощью криоэлектронной томографии учёные получили трёхмерные изображения клеток на нанометровом уровне.
И увидели то, чего раньше непосредственно не фиксировали: между археей и бактерией образовывались крошечные нанотрубки. По сути, микроорганизмы создавали физические мостики между собой.
Дальнейший анализ ДНК и молекулярное моделирование показали, что благодаря такому взаимодействию они могли обмениваться питательными веществами.
Это особенно важно, ведь учёные давно предполагают, что примерно 2 миллиарда лет назад предок эукариотической клетки возник благодаря тесному взаимодействию археи и бактерии. Однако ранее у исследователей были преимущественно генетические доказательства этой теории.
Теперь у них появилась возможность наблюдать подобное взаимодействие непосредственно у живых микроорганизмов.
- Как из этого могла возникнуть сложная клетка
Согласно одной из ведущих версий, древняя архея постепенно установила настолько тесные взаимоотношения с бактерией, что та в конечном итоге оказалась внутри клетки.
Впоследствии бактерия утратила самостоятельность и превратилась в митохондрию. Сегодня эти органеллы производят энергию для клеток человеческого тела и других эукариот.
Именно поэтому крошечные нанотрубки, которые исследователи обнаружили среди современных микробов, могут стать важной подсказкой о событии, изменившем всю дальнейшую историю жизни.
- Микроб получил название «древний дом»
Исследователи также сообщили о новом виде архей — Nerearchaeum marumarumayae.
Название происходит из языка народа малгана и означает «древний дом». При работе над названием учёные сотрудничали с лингвистической эксперткой Кимберли Оклит и старейшинами общины.
Таким образом, научное открытие связали с местом, где эти микроорганизмы были найдены, и с культурой людей, живущих в этом регионе более 30 тысяч лет.
- Почему ученых так заинтересовали строматолиты
Строматолиты образуются благодаря деятельности микробных матов и относятся к древнейшим свидетельствам жизни на нашей планете. Современные живые строматолиты сохранились лишь в нескольких местах на Земле.
В Бухте Акул им помогают выживать необычные условия: высокая соленость воды, температура и небольшое количество животных, которые могли бы уничтожать микробные маты.
Эти структуры считаются своеобразными живыми реликвиями древней Земли. Они также осуществляют фотосинтез и выделяют кислород, продолжая процесс, который миллиарды лет назад постепенно изменил атмосферу планеты.
- Тайна остаётся не до конца разгаданной
Новое открытие даёт исследователям важную подсказку, но окончательной реконструкции появления эукариот оно не даёт. Учёным ещё предстоит понять, как именно временное взаимодействие двух микроорганизмов могло превратиться в постоянное сосуществование внутри одной клетки.
В то же время наблюдения за археями Асгарда и бактериями показывают, что подобное сотрудничество между очень разными формами жизни возможно и сегодня.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Античный Big Data: как Фалес превратил наблюдения за небом в состояние?
- Украинец разгадал письменность майя без экспедиций на Юкатан: история Юрия Кнорозова
- Первые манипуляции наукой: как знания о Ниле служили власти Древнего Египта?