Эволюцию по-новому раскроют загадочные микроорганизмы

Эволюцию по-новому раскроют загадочные 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.

Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy1«Еще относительно недавно, в конце XX века, всевозможные популярные рассказы о системе живой природы Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy2обычно 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.

Открытий и чудес, судя по публикации «Элементов», немало, но из нее следует также, что еще больше новых открытий ждет впереди.

Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy3«На данный момент проблему происхождения эукариот нельзя считать решенной, но биология стремительно Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmyпродвигается 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».

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».

Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy4«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».
Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy5Ну, 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».

Evolyuciyu po novomu raskroyut zagadochnye mikroorganizmy6«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.