Новую эволюцию расскажут микроорганизмы
Возможно, обычный человек за разумное время может наглядно вообразить многое, однако деятели науки – все-таки, видимо, больше. Не столько, впрочем, вообразить, сколько – узнать, и иные из обретенных учеными знаний могут приоткрыть новые данные об эволюции. Об этом, в сущности, повествуют в своих пересказах специализирующиеся на открытиях науки издания.
В частности, деятели науки из Японии дали описание «первого обнаруженного живым представителя» поистине одного из самых «загадочных микроорганизмов» - «асгардархей», к коим, как предполагается, «относятся предки эукариот». Они до открытия японских деятелей науки «были известны только по генетическим данным». Ну, а тут – живой, что называется, материал, который дал много нового о том, как, собственно, «могла возникнуть сложная эукариотная клетка».
Ну, а другие ученые - из Института микробиологии моря Общества Макса Планка и Бременского университета - открыли, что живущие на дне морском глубоководные микробы самостоятельно перерабатывают для своих целей нефтяные углеводороды, такой способностью их наделила эволюция.
Микромиры – это вообще удивительные миры, причем - не только живые.
Они могут быть поистине неуловимы и практически неизмеримы. Однако деятели науки и тут достигли некоторого прогресса. В частности, ученые из Университетского колледжа Лондона смогли измерить массу самой, быть может, неуловимой в целой вселенной частицы – нейтрино: они оповестили, что масса самого легкого нейтрино «не превышает 0,086 электронвольт».
Однако и макромиры – загадочны, в них деятели науки также достигают открытий. К примеру, специалисты индийского Национального центра радиоастрофизики пришли к выводу о том, что «магнетары - нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем» - могут являться «одним из наиболее вероятных источников» так называемых «быстрых радиовсплесков (FRB)».
В мироздании – еще много загадок. По крайней мере – для деятелей науки.
О найденном японскими деятелями науки живом представителе асгардархей и связанных с этим открытиях, опубликованных в bioRxiv, повествуют в своем пересказе «Элементы».
В этом увлекательном не только для деятелей науки объемном повествовании дается своеобразный облет современных научных представлений об абсолютно загадочном, как выясняется, мире микроорганизмов, разъясняются «про- и эукариоты», «археи», «асгард», «прометеоархеум», «метаболизм» «эукариотизация», «проблема водорода», «сериальная синтрофия», а также многое другое, что на данный момент, собственно, известно ученым об эволюции микроорганизмов.
«Еще относительно недавно, в конце XX века, всевозможные популярные рассказы о системе живой природы
обычно начинались с утверждения, что все живые организмы (кроме вирусов) делятся в первую очередь на две гигантские группы: прокариоты и эукариоты. К эукариотам относятся растения, животные и грибы, а к прокариотам — бактерии и синезеленые водоросли. Прокариоты отличаются от эукариот отсутствием ядра, митохондрий, системы внутриклеточных полостей, которая называется эндоплазматической сетью (ЭПС), и сложных жгутиков, представляющих собой выросты «тела» самой клетки, а не встроенных в клеточную стенку, как жгутики бактерий. В том, что эукариоты произошли от прокариот, никто (почти) не сомневался.
Понимание того, что прокариоты и эукариоты — это принципиально разные уровни организации живой материи, возникло уже лет сто назад. Сами термины «прокариоты» и «эукариоты» предложил французский биолог Эдуар Шаттон (Édouard Chatton), занимавшийся водорослями, инфузориями и другими одноклеточными существами. Однако Шаттон умер в 1947 году, и при его жизни эти названия общепринятыми так и не стали. Они стали такими только в 1960-х годах, после выхода статьи известных микробиологов Роджера Станье (Roger Stanier) и Корнелиуса ван Ниля (Cornelius Bernardus van Niel), где были четко, обстоятельно просуммированы отличия прокариотной жизни от эукариотной (R. Y. Stanier, C. B. van Niel, 1962. The concept of a bacterium). Вот с тех пор среди биологов и установилось убеждение, что прокариоты и эукариоты — это две крупнейшие группы живых существ, состоящих из клеток (то есть за исключением вирусов). Чаще всего им придавали ранг надцарств,- разъясняет пересказ сложное многообразие мира микроорганизмов.дополнительные материалыЭкзопланетам засветят жизнь без сахара
Открытий и чудес, судя по публикации «Элементов», немало, но из нее следует также, что еще больше новых открытий ждет впереди.
«На данный момент проблему происхождения эукариот нельзя считать решенной, но биология стремительно
продвигается к ее решению — по крайней мере, на это есть основания надеяться.
Важный факт, который, хочешь не хочешь, приходится признать, состоит в том, что локиархеи — это никакие не переходные формы между прокариотами и эукариотами. Они нормальные прокариоты — разумеется, со своими особенностями, но ведь мир прокариот вообще очень разнообразен. Можно ли сказать то же самое о других асгардархеях, пока никто не знает, тут нужны новые находки. Во всяком случае, в отношении локиархей надежды на то, что они окажутся промежуточной стадией некоего постепенного и закономерного подъема жизни с прокариотного уровня на эукариотный, явно не оправдались. Пока что известные факты больше соответствуют мнению упомянутого выше Уильяма Мартина: эукариотизация — просто уникальное событие, не очень-то постепенное и не продиктованное никакими общими законами. Коллега Мартина Ник Лейн (Nick Lane) пишет по этому поводу: «Происхождение эукариотических клеток выглядит гораздо менее вероятным, чем возникновение многоклеточности, полета, зрения и разума. Оно выглядит как истинная случайность, непредсказуемая, как удар астероида».
В распоряжении живых организмов всегда находится больше возможностей, чем обычный человек за разумное время может наглядно вообразить. Яркий тому пример — биохимия асгардархей. На данный момент выглядит неплохо обоснованным мнение, что предок асгардархей (и эукариот) имел тот же тип метаболизма, который мы видим у прометеоархеума: он был гетеротрофом, питался аминокислотами, сильно зависел от внешних источников органических молекул, выделял водород в качестве одного из конечных продуктов и участвовал в синтрофных отношениях. Но у асгардархей встречается и много других типов метаболизма. Вероятно, среди них есть даже фотосинтезирующие существа, живущие за счет энергии света. В работах на эту тему регулярно подчеркивается, что асгардархеи в высшей степени наделены качеством, которое обозначается английским словом versatile: разносторонний, изменчивый, универсальный, подвижный, гибкий, переналаживаемый, приспособляемый. Судя по всему, в процессе эволюции они легко переходили с одного типа метаболизма на другой. Нет ничего удивительного и в том, что они легко меняют партнеров по синтрофии. Здесь возможно великое множество комбинаций, из которых пока изучена лишь одна — но уже ближайшие годы могут принести много новых данных. И какая из этих комбинаций реализовалась при возникновении эукариот, пока судить рано. Скорее всего, существует целое поле вариантов синтрофии, не являющихся физически (точнее, термодинамически) запрещенными, а значит, являющихся потенциально возможными. Предки эукариот прочертили по этому полю только одну траекторию — но она могла быть весьма причудливой, что, собственно, и демонстрирует нам гипотеза, предложенная японскими исследователями.
А ведь есть и альтернативные идеи. Есть предположение Тайса Эттемы и его коллег, что общий предок асгардархей, в отличие от более позднего непосредственного предка эукариот, обладал очень древним метаболическим путем Вуда — Льюнгдаля, а значит, был автотрофом, превращавшим углекислоту в органические молекулы. Есть особое мнение группы Патрика Фортерра, которая средствами молекулярной филогенетики пытается вообще оспорить происхождение эукариот от асгардархей; если бы эти выводы подтвердились, они фактически вели бы к восстановлению трехдоменной системы, которую сам же Фортерр раньше активно опровергал. В общем, скучать в этой области не приходится.
Новая гипотеза японских авторов имеет одну особенность: она — по крайней мере, так кажется на первый взгляд — не соответствует принципу экономии мышления. Но кто сказал, что природа всегда должна ему соответствовать? Чем более редкое событие мы рассматриваем, тем более необычное сочетание факторов может лежать в его основе. Эукариотизация — образцовый пример самого редкого события, какое только можно представить. Свести ее к взаимодействию между всего лишь двумя организмами, похоже, не удастся: факты явно противятся затискиванию сложнейшего эволюционного процесса в это прокрустово ложе. Решение загадки происхождения эукариот наверняка будет очень интересным — но простым оно точно не будет,- отмечается в пересказе «Элементов».дополнительные материалыГибель чешуекрылых опасна летучим мышам
Загадочная жизнь микробов, причем – обитающих на глубине моря, практически на океанском дне, заинтересовала и других ученых - из Института микробиологии моря Общества Макса Планка и Бременского университета. Они подняли с глубины 3 тысячи метров в Мексиканском заливе образцы архей, кои, как показывают их гены, «могли превращать нефть в газ». Сиречь - «разлагать длинные углеводороды, превращая их в метан и углекислый газ», причем – самостоятельно, без симбионтов. Потому что у обнаруженной археи в геноме записан особый фермент. Это она получила в качестве своеобразного подарка от эволюции. Об этом повествует в своем пересказе «Наука и жизнь».
«У новой археи, получившей предварительное название Methanoliparia, в геноме записан фермент, который позволяет разлагать длинные углеводороды в реакции диспропорционирования (когда один и тот же элемент выступает и в роли окислителя, и в роли восстановителя),- отмечается в пересказе.
Деятели науки из Университетского колледжа Лондона заметного прогресса достигли в несколько другой области микромира – они сумели измерить массу самой, быть может, неуловимой в целой вселенной частицы – нейтрино: они оповестили, что масса самого легкого нейтрино «не превышает 0,086 электронвольт», а так называемая «объединенная масса при этом должна быть равна не более 0,26 электронвольт».
Ну, а специалисты индийского Национального центра радиоастрофизики, отслеживающие события в макромирах вселенной, считают, что так называемые «магнетары - нейтронные звезды с экстремально сильным магнитным полем» - могут являться «одним из наиболее вероятных источников» так называемых «быстрых радиовсплесков (FRB)». Об измерении массы нейтрино и магнетарах – как источниках FRB – повествует в своих пересказах публикаций в Science Alert «Лента.ру».
«Исследователи проанализировали вспышки, порождаемые магнетаром XTE J1810-197, и выяснили, что они обладают сходством с FRB. Этот объект расположен в 10 тысячах световых лет от Земли. Он был обнаружен в 2003 году, а в 2008 году постепенно прекратил испускать радиоизлучение. Однако в 2018 году на нем произошла новая вспышка, которая также постепенно начала затухать,- отмечается в пересказе о магнетарах.
Видимо, чтобы понять, являются ли магнетары на самом-то деле источниками FRB, потребуется какое-то время.
Искателям истины в данном конкретном вопросе и просто любознательным гражданам остается надеяться, что деятелям науки для этого не понадобятся буквально световые лета.