Понад два мільярди років тому, до того, як атмосфера Землі збагатилася киснем, деякі мікроби, можливо, вже використовували його силу. Нове генетичне дослідження передбачає, що археї Асгарда – найближчі мікробні родичі рослин і тварин – мали молекулярні інструменти, що дозволяють їм процвітати з киснем, що потенційно змінює наше уявлення про те, як виникло складне життя.
Головоломка Ранньої Еволюції Життя
Десятиліттями вчені припускали, що складні клітини (еукаріоти) утворилися, коли давній мікроорганізм злився з бактерією. Цей союз зрештою привів до організмів, що варіюються від дерев до людей. Проте ключове питання залишалося відкритим: як це злиття відбулося серед з низьким вмістом кисню? Бактерія, яка стала енергетично виробляє мітохондрією всередині еукаріотичних клітин, потребує кисню для виживання. Якщо архея-господар не переносила кисень, то злиття було малоймовірним.
Це нове дослідження, опубліковане в журналі Nature 18 лютого, передбачає, що архея-господар, зокрема археї Асгарда, могла бути більш стійкою до кисню, ніж передбачалося раніше.
Звідки Взяті Докази
Дослідники проаналізували величезні обсяги генетичних даних, зібраних з океанічних відкладень та морської води, загалом близько 15 терабайт. Вони реконструювали понад 13 000 мікробних геномів, ідентифікувавши сотні, пов’язані з археями Асгарда. Команда брала проби із серед глибини 30 метрів у Бохайському морі до 2000 метрів у Басейні Гуаймас – обидві області кишать мікробним життям.
Ключова знахідка? Археї Асгарда, близько пов’язані з еукаріотами, були виявлені в багатих киснем середовищах, таких як прибережні відкладення та відкрита вода. Ці мікроби мали метаболічні шляхи, які активно використовували кисень.
Підтверджені Механізми Роботи з Киснем
Використовуючи інструменти штучного інтелекту, такі як AlphaFold2, для прогнозування структури білків, дослідники виявили, що певні лінії Асгарда, особливо Heimdallarchaeia, несуть гени для аеробного дихання – процесу, який організми використовують для вилучення енергії з їжі з використанням кисню. Вони також виявили ферменти, що нейтралізують токсичні побічні продукти метаболізму кисню. Це говорить про те, що архея-предок складних клітин не обов’язково була обмежена безкисневими умовами.
«Кисень з’явився у навколишньому середовищі, і Асгарди адаптувалися до цього, – каже співавтор дослідження Бретт Бейкер. – Вони виявили енергетичну перевагу у використанні кисню, а потім еволюціонували на еукаріоти».
Чому це важливо
Це відкриття – не просто переписування підручників. Воно заповнює давню прогалину у розумінні походження складного життя. Якщо архея-господар могла справлятися з киснем, то злиття з киснезалежною бактерією стає більш правдоподібним. Це має на увазі, що раннє життя не обов’язково було обмежене відсутністю кисню; вона адаптувалася до його присутності, прокладаючи шлях до еволюції складніших організмів.
Дослідження також наголошує на важливості глибоких геномних досліджень для розкриття прихованих еволюційних історій. Археї Асгарда, названі на честь будинку норвезьких богів, було вперше ідентифіковано у 2015 році. Ці відкриття підкреслюють, як багато нам ще доведеться дізнатися про мікробний світ та його роль у формуванні життя на Землі.
