Странное микробное партнерство показывает, насколько сложной жизни могла развиваться

Микробы из удаленной бухты в Западной Австралии, похоже, соединяются друг с другом с крошечными трубками, образуя отношения, которые могут отражать ранний шаг в эволюция сложной жизниПолем

В Shark Bay, или Gathaagudu на коренном языке Malgana, микробы образуют слизистые многослойные сообщества, называемые Микробные коврикиПолем Это суровая среда, избитая приливами и колебаниями температуры, но эти сообщества бактерий и другой вид одноклеточного организма, называемый археа, выжили здесь на протяжении десятков тысяч лет. Они часто живут в симбиозе друг с другом, превращая свои сообщества в многоуровневые осадочные образования, называемые строматолитами.

«Коврики образуются в гиперсолиновых условиях с высокими уровнями УФ. Брендан Бернс в университете Нового Южного Уэльса в Сиднее.

Они являются современными аналогами того, как сообщества микробов, возможно, жили вместе миллиарды лет назад, когда сложная жизнь впервые развивалась, говорит он. Это теоретизируется, что произошло, когда бактерии и археа настолько взаимовыгодны друг от друга, что Бактерии в итоге жили внутри архейсоздание более сложных клеток, известных как эукариоты.

Бернс и его коллеги вернули некоторые из этих сообществ микробных матов обратно в свою лабораторию и попытались выращивать организмы в условиях с низким содержанием кислорода.

В итоге они получили культуру только одного вида бактерий, Stromatodesulfovibrio nilemahensisи недавно названный археон, Nerearchaeum marumarumayaeиз группы под названием Асгард АрхеаПолем Эти археи названы в честь домов богов в скандинавской мифологии и считаются самыми близкими живыми родственниками эукариотических клеток, которые составляют наши тела и другие животные и растения.

«Эти организмы, кажется, напрямую взаимодействуют друг с другом и обменяются питательными веществами», – говорит член команды Iain Duggin в Технологическом университете в Сиднее. У команды нет прямых доказательств для этого, но у них есть полные последовательности генома, которые позволяют им сделать вывод, как работают метаболизм обоих организмов.

Секвенирование показало, что бактерия производит аминокислоты и витамины, а археон продуцирует водород и соединения, такие как ацетат, формиат и сульфит. Оба набора продуктов не сделаны другими видами, но им понадобится.

Исследователи также видели намеки на то, что два вида напрямую взаимодействовали. «То, что мы наблюдали, это то, что мы называем нанотрубками», – говорит Даггин. «Маленькие трубки, которые, кажется, производятся бактерией и соединяются непосредственно к внешней стороне клетки Асгарда».

В том, что могло быть частью сотрудничества, клетки археонов продуцировали цепи везикул, сак-подобные структуры, которые клетки используют для транспортировки молекул, прикрепленных внеклеточными волокнами. Даггин говорит, что маленькие пузырьки от археонов, похоже, взаимодействуют с нанотрубками, генерируемыми бактерией.

«Нанолубочки могут быть слишком тонкими, чтобы быть каналами, но они могут помочь связывать клетки вместе в своего рода многоклеточном союзе, который позволяет им лучше делиться ресурсами», – говорит Даггин.

Исследователи также обнаружили последовательности генома, которые кодируют для белков, которые никогда не видели раньше, и один белок длиной около 5500 аминокислот, который очень большой для видов архей, который имеет сходство с белками в мышцах человека. «Я не предполагаю, что это белок мышц человека, но это говорит о том, что эволюция этих белков могла бы начать очень давно», – говорит член команды Кейт Мичи в университете Нового Южного Уэльса.

«Что мне наиболее интересно, это прямые связи нанотрубками между бактериями и археей», – говорит Puri López-García в Университете Парижа-Саклай во Франции. «Это не наблюдалось в предыдущих культурах».

Тем не менее, трудно понять, что на самом деле делают бактерии и археи, говорит Базз Баум в лаборатории MRC молекулярной биологии в Кембридже, Великобритания. «Бактерии и археи находятся в войне и мире друг с другом», – говорит он. «Они трогают друг друга, делятся, сражаются и кто знает, что происходит».

Даггин считает, что в этом случае это скорее мир, чем война. «Поскольку эти организмы в некотором роде закончились вместе в наших культурах через четыре или более лет, мы думаем, что они не возражают против компании друг друга и, вероятно, довольно хорошо», – говорит он.

Бернс и его коллеги предполагают, что то, что они видели, может отражать ранний этап эволюции эукариотических клеток на микробных матах, которые Роланд Хатзенпичлер в Университете штата Монтана говорит, что может быть возможно.

«Результаты исследования показывают, что недавно обнаруженная Asgard Archaea непосредственно взаимодействует с сульфатами-восстановившимися бактериями, которые могут обеспечить движущую силу гораздо ближе-и в конечном итоге, возможно, обязывать [dependent] – Взаимодействие », – говорит он.

Это может быть не то, что произошло более 2 миллиардов лет назад, говорит Лопес-Гарсия. «Это современные археи и современные бактерии, хотя микробные грязи, в которых они живут, можно считать аналогами некоторых прошлых экосистем».

По словам Хатзенпичлера, мы никогда не узнаем, в какой степени современные микробы напоминают клетки, которые сотрудничали, чтобы сформировать протоукариотическую клетку. «Но теперь мы находимся в лучшем положении, чем когда -либо, чтобы приблизиться к истине».

Экспедиция Арктической морской биологии: Шпицр, Норвегия

Приступите к незабываемой морской экспедиции в Арктику в сопровождении морского биолога Рассела Арнотта.

Темы: