Интерпретации прояснят эволюцию перехода из мира РНК
Интерпретация все же – первейшая штука, главное - вставить свое разъяснение, после этого можно прочитать с сотню разного рода сообщений о неких важных научных открытиях, но при этом так и не заметить, что в них, собственно, речь идет об одном и том же открытии.
В частности, из пересказа «Элементов» опубликованной в журнале PNAS статьи можно понять, что ее авторы, интересующиеся событиями симбиогенеза и поисками предковой бактерии, от коей митохондрии в эукариотических клетках могли бы произойти от симбиотических бактерий, «смоделировали симбиогенез на примере хорошо изученной бактерии (Escherichia coli) и хорошо изученной эукариотической клетки (Saccharomyces cerevisiae)». Эта работа, по версии «Элементов», дала деятелям науки «отработанную методику получения химерных клеток, с помощью которой можно проверять, какие именно свойства предковой бактерии были необходимы для симбиогенеза».
Как поясняется в пересказе, теория симбиогенеза, озвученная еще в 1967 году, предполагает, что «археи и протеобактерии вступили в эндосимбиоз (первые тем или иным способом «поглотили» вторых), что привело к возникновению эукариот». Прошедшие с тех пор полстолетия ученые провели недаром: они пришли к заключению, что «эндосимбиоз с предками митохондрий», видимо, имел место лишь единственный раз, «а не в нескольких параллельных ветвях, и это стало конечным этапом в становлении эукариот».
Но вопрос о том, что это за предковая бактерия, собственно, была так до сих пор остался открытым.
«Одна из распространенных точек зрения заключается в том, что изначально бактерии паразитировали на клетках архей, а потом паразитизм перешел в симбиоз. В таком случае, ближайшие родственники такой бактерии, известные нам, — это альфапротеобактерии риккетсии, внутриклеточные паразиты многих животных и человека (вызывают, например, эпидемический сыпной тиф и пятнистую лихорадку Скалистых гор). Можно продолжать поиск родственников «с конца», то есть сравнивать геномы современных митохондрий с геномами различных бактерий и искать пересечения, а можно зайти «с начала» и попробовать воспроизвести эту предковую бактерию самим. Для этого нужно определить минимальный набор свойств, которыми она должна обладать для успешного внедрения внутрь археи. Заодно такой метод мог бы пролить свет на последовательность событий симбиогенеза. Но коль скоро мы не умеем создавать бактерии с нуля, можно модифицировать самую изученную бактерию на свете — кишечную палочку (Escherichia coli),- разъясняют «Элементы».
дополнительные материалыХимия реакций Марса не сказывается на личности кошек
Ну, и авторы научной статьи в PNAS, руководствуясь установкой – «чтобы заставить две клетки вступить в симбиоз, нужно отобрать у них что-то жизненно важное, тогда их существование по отдельности станет невозможно» - проделали пять условных шагов и получили методику, с коей «можно моделировать ранние события эндосимбиоза».
«Клетки кишечной палочки, дефицитные по разным веществам, равно хорошо образуют химеры, которые воспроизводятся из поколения в поколение. Следующий шаг — поиск предельной редукции генома E. coli, возможной в данной ситуации. Авторы статьи отмечают, что удаление всего двух путей биосинтеза уже дало экономию в 7,7 тысяч пар нуклеотидов (для сравнения — весь митохондриальный геном человека составляет примерно 15 тысяч пар). Поэтому нам еще предстоит найти ту грань, на которой экономия размера генома столкнется с возможностью выживания клетки-симбионта. Кроме того, как ехидно указывают авторы в конце текста, при таком раскладе не очень понятно, кто в этой истории настоящий паразит. Если бактерия, попавшая внутрь археи, лишь постепенно утрачивала свои метаболические пути, то возможно настоящим паразитом здесь стоит считать архею, которая потребляла энергию, производимую бактерией,- разъясняют «Элементы» научный смысл проделанной работы авторами научной статьи в PNAS.
дополнительные материалыНашли филаменты у Mrk 6 и ступени эволюции вулканов
Ну, а вот в пересказе РИА Новости научной статьи в PNAS развиваются тезисы про то, что китайские и штатовские биологи «создали синтетическую бактерию, похожую по своим свойствам на предков митохондрий», и это – по словам цитируемого в пересказе штатовского специалиста Института Скриппса в Ла-Хойе Питера Шульца – «проверить» не только «две ключевых теории», «описывающие эволюцию жизни – переход из «мира РНК» в «мир ДНК», но и то, «как появились предки многоклеточных животных», то есть – «искать ответы на те эволюционные вопросы», кои ранее «считались неразрешимыми».
Но вот ни о каком «симбиогенезе» информагентство в своем пересказе не упоминает и такого термина даже и вовсе не приводит.
«По современным представлениям, эукариоты — сложные клетки с обособленным ядром и полным «набором» других органелл — появились в результате «ассимиляции» их предками различных бактерий и архей. Характерным примером этого процесса являются митохондрии — клеточные «энергетические станции», синтезирующие основную «энерговалюту» клеток – молекулы АТФ.
Они отделены от остальной части клетки двойной мембраной, похожей на оболочку бактерии, а также обладают своей собственной ДНК и системой синтеза белков. Органы фотосинтеза растений и водорослей — хлоропласты — имеют аналогичную природу. «Приручение» митохондрий, как сегодня считают биологи, было ключевым шагом в эволюции наших одноклеточных предков.
Так как митохондрии играют критически важную роль в жизни клеток и человека, и всех остальных эукариот, многие ученые сегодня считают, что это «приручение» произошло на самых первых этапах эволюции многоклеточных живых существ, еще до того, как разделились предки простейших, животных, грибов и растений.
Шульц и его коллеги создали первый «инструмент», который позволяет проверить, так ли это, и понять, как бактерии смогли проникнуть и выжить внутри клеток наших древнейших предков. Для этого они кардинально переработали ДНК обычной кишечной палочки, вставив в нее гены синтеза АТФ и выбросив оттуда все «лишнее», а также сделав бактерию зависимой от поступления определенных нутриентов из клетки-«хозяина»,- повествуется в пересказе информагентства.
Но данная «синтетическая «митохондрия» не могла самостоятельно производить витамин В1, критически важный для выживания и размножения микробов, а также в ее геноме отсутствовал целый ряд других критически важных генов», к тому же – «ее оболочка была» так «модифицирована», «что подобные бактерии стали незаметными для врожденной иммунной системы «хозяев», но при этом неспособными самостоятельно жить во внешней среде».
«Этих «кишечных палочек» ученые вставили в клетки дрожжей, претерпевших аналогичные изменения – их митохондрии были необратимым образом повреждены, что фактически лишало их притока АТФ и обрекало на стагнацию или смерть. Соответственно, выходом из этой ситуации, если теория о «приручении» митохондрий верна, должны были стать их новые «сожители».Как оказалось, это действительно было так – появление микробов внутри клеток дрожжей оживило их и позволило им начать цикл размножения, перенося вместе собой часть новых «митохондрий». В целом, ученые не нашли никаких проблем с работой их синтетических «фабрик АТФ» на протяжении более чем 40 циклов деления дрожжей, что говорит о жизнеспособности подобного подхода в изучении эволюции жизни.
В ближайшее время генетики планируют еще сильнее «очистить» геном кишечной палочки, постепенно приближая ее к реальным митохондриям. Новые эксперименты, как надеются Шульц и его коллеги, помогут нам понять, когда и как наши предки научились подобному симбиозу,- уверяется в пересказе информагентства.
Такие вот вышили интерпретации.