Три миллиарда лет назад на Земле все было по-другому. Во — первых, здесь не было всего этого кислорода-первые цианобактерии должны были найти способ жить на вулканическом углекислом газе, воде и солнечном свете. Эти старомодные организмы жили анаэробно, без кислорода. Как ни странно, сегодня мы дышим именно той атмосферой, которую они создали для нас, потому что побочный продукт их производства пищи — кислород — в конечном итоге обогнал земную атмосферу. Анаэробные организмы были загнаны в лишенные кислорода уголки и закоулки планеты и содержались простыми и одноклеточными.
Однако, когда есть правило, обычно есть и исключение, и группа ученых обнаружила маленького паразитического книдариана — родственника медузы, который, по — видимому, не использует кислород для дыхания. Они опубликовали свои выводы в феврале. 24, 2020 выпуск сборника трудов Национальной академии наук.
Это животное, Henneguya salminicola, является крошечным инопланетным паразитом с длинным хвостом, который питается мышечной тканью лосося и других рыб. Это эукариот-член широкой группы организмов, которая включает в себя большинство живых существ, которые вы можете увидеть невооруженным глазом: животных, растения, грибы и т. д. Клетки эукариот содержат всевозможные причудливые органеллы, которых нет у их более примитивных собратьев-прокариот. Одна из таких органелл-митохондрия, структура, имеющая свой собственный крошечный геном, отдельный от остального организма, и которую эукариотические клетки используют для производства энергии с помощью кислорода.
Но в более крупных группах, которые мы называем "эукариотами", есть несколько одноклеточных, не являющихся животными видов, которые являются анаэробными. У них нет митохондрий, но есть то, что ученые называют "митохондриальными органеллами"."Henneguya salminicola является первым животным, чтобы иметь эту функцию. Все это очень странно, но как они сюда попали?
Эволюция аномалии
"Предки Хеннеги почти наверняка имели митохондрии",-говорит соавтор исследования Стивен Аткинсон, профессор-исследователь кафедры микробиологии в Университете штата Орегон, в интервью по электронной почте. -Все его ближайшие родственники имеют митохондрии, так что эволюция к анаэробному образу жизни и потеря функциональных митохондрий, по — видимому, является недавней адаптацией только этого вида-по крайней мере, о которой мы знаем до сих пор!"
В клетках типичных животных митохондрии используют кислород в многоступенчатом процессе для создания химической энергии. Исследовательская группа обнаружила, что паразит просто должен был адаптироваться к окружающей среде с очень небольшим количеством доступного кислорода. Без потребности в митохондриях он потерял генетические инструкции по крайней мере для нескольких частей процессов, которые используют кислород — например, Henneguya salminicola потеряла свой митохондриальный геном, который нужен другим клеткам животных, потому что они содержат инструкции по использованию кислорода. Теряя геном, паразит экономит энергию, не копируя гены для того, что ему больше не нужно.
Но как он вообще может выжить без кислорода?
"Мы предполагаем, что вместо этого он должен поглощать молекулы, связанные с производством энергии из клеток-хозяев, которые уже сделали часть обработки", - говорит Аткинсон. - Кража чего-то у хозяина-это основа паразитизма!"
Как и многие важные открытия, это открытие было совершенно неожиданным — исследователи надеялись сравнить геномы двух маленьких паразитов, и каждый раз, когда они пытались запустить геном Henneguya salminicola, что-то явно было очень странным. Заглянув в него еще глубже, они обнаружили, что его клетки содержат маленький пустой мешочек, в котором когда-то могли находиться митохондрии.
"Это открытие расширило наше понимание того, что значит быть "животным", показав, что даже сложная жизнь может развиваться таким образом, чтобы преуспеть в среде без кислорода", - говорит Аткинсон. "Знание того, что анаэробные животные могут существовать, предупреждает нас о том, что мы должны искать это в других видах — и, возможно, искать в анаэробной среде животных, где мы никогда бы не искали раньше. В частности, для исследования миксозоанских паразитов это означает, что с этого момента мы будем искать необычные или отсутствующие митохондрии у других видов, чтобы попытаться обнаружить связи между хозяевами, тканями и окружающей средой, которые приводят к потере функции митохондрий, чтобы воспользоваться преимуществами анаэробного метаболизма."
Открытие анаэробных механизмов у этих паразитов может также открыть новые возможности для лечения, поскольку для борьбы с другими анаэробными паразитами были использованы специальные препараты. | |
| Просмотров: 631 | |
