Морські археї втратили більшу частину геному й уподібнилися до вірусів

У морських одноклітинних організмах біологи знайшли археї, тобто подібні на бактерії без’ядерні організми, які мають настільки дрібний геном, що можуть стати вірусами. Більшість їхніх генів потрібні для відтворення в організмі хазяїна, тоді як їм бракує навіть генів для підтримки обміну речовин. Ці археї представляють невідому раніше еволюційну гілку та допоможуть краще зрозуміти еволюцію вірусів й інших паразитичних організмів. Статтю про це опублікували на сайті препринтів bioRxiv.

Динофлагелят Citharistes regius, який став хазяїном архей з настільки дрібним геномом, що вони подібні на віруси. Takuro Nakayama / University of Tsukuba

Як знайшли археї на шляху перетворення на віруси?

Біологи досліджували динофлагеляти — одноклітинні вільноживучі організми, які часто живуть у симбіозі з ще дрібнішими за них бактеріями. Для цього вони розшифрували увесь геном, який змогли виділити з клітин цих організмів. Окрім геному самих динофлагелятів і симбіотичних ціанобактерій, вони також виявили кільцевий фрагмент ДНК довжиною всього 238 тисяч пар основ, що становить лише п’ять відсотків від довжини геному кишкової палички.

Аналіз геному цього організму показав, що вона належить археям — одноклітинним організмам, які за відсутністю ядра та наявністю кільцевої ДНК нагадують бактерії, а за будовою геному та системами його розшифровки — на ядерні організми, до яких належать і люди. Цей організм назвали Candidatus Sukunaarchaeum mirabile: назву роду він отримав на честь японського божества дрібної статури через свій маленький геном і належність до архей, а назва виду походить від латинського слова, що означає «дивовижний».

Як виявилося, він має гени лише для синтезу 189 білків, задіяних у відтворенні свого геному, решту ж ресурсів отримує від хазяїна — динофлагелята Citharistes regius. Такою поведінкою він нагадує віруси, однак, на відміну від них, здатен розмножуватися без використання для цього білків хазяїна. І хоча деякі науковці сумніваються, що такі організми можуть бути проміжною еволюційною ланкою між археями та вірусами, їх дослідження допоможе краще зрозуміти, чому деякі організми позбуваються більшої частини свого геному та стають залежними від інших.

Як одні організми стають домом для інших

🫠 До появи таких організмів, які повністю покладаються на свого хазяїна, може призводити й глобальне потепління. Як виявилося, через нього симбіотичні водорості перестали підтримувати інфузорії, в тілах яких живуть і від яких отримують азот.

🐚 Під час дослідження симбіозу молюсків і водоростей науковці знайшли у черепашках аналог оптоволокна, що пропускає світло для фотосинтезу водоростей.

🦠 А відтворити симбіоз штучно в лабораторних умовах і дослідити те, як у рослин з’явилися хлоропласти, вдалося біохімікам. Вони поселили ціанобактерії, які вважають предками хлоропластів, всередину клітин дріжджів.