Гердархеи и хельархеи: «женская» сторона Асгарда

В пантеоне богоподобных архей Асгарда прибыло: микробиологи выделили новую крупную ветвь (филу) асгардархей – Gerdarchaeota, назвав ее в честь хтонической великанши Герд из скандинавской мифологии, богини плодородной почвы (так пишут авторы научной публикации, но в «Википедии» указано, что она была женой бога плодородия). Это уже вторая ветвь асгардархей, посвященная женскому божеству: в прошлом году были описаны Helarchaeota – в честь Хель, дочери Локи, повелительницы мира мертвых.

Асгардархеи в художественном представлении. Слева направо: торархея, одинархея, локиархея, хеймдалльархея, гердархея, хельархея.

Хельархеи и гердархеи присоединяются к асгардархеям, названным в честь мужских божеств, – локиархеям, торархеям, одинархеям и хеймдалльархеям (их ученые официально представили в 2015–2017 годах). Если для вас все эти слова – варяжская грамота и вы не понимаете, что еще за археи такие и почему группа Asgard так важна для понимания происхождения эукариот (и кто вообще такие эукариоты), – возможно, после прочтения нашего номера про эндосимбиогенез, вам станет чуточку понятнее.

Ну ладно, краткий ликбез для невежд. Эукариоты – это все организмы, чьи клетки содержат ядро и митохондрии, в том числе растения, грибы, животные и лично вы, читающая эти строки зверушка или водоросль. Появились они 1,5–2 млрд лет назад в результате чудодейного симбиоза двух (или трех) прокариот – одноклеточных микробов без ядер: архея объединилась с бактерией, после чего последняя «одомашнилась» и стала митохондрией. Из всех архей ближе всего к той предковой архее именно представители группы Asgard, которую открыли всего несколько лет назад. Все эти годы ученые активно исследуют генетические особенности и разнообразие асгардархей, и на сегодня описано уже шесть фил, включая две новые, о которых мы взялись тут рассказать.

Филогенетическое древо асгардархей по данным нового исследования.

Хельархеи и гердархеи, как и другие асгардархеи, открыты методами метагеномики, что подразумевает исследование всей ДНК в образцах и сборку геномов из найденных генов. Живьем этих архей никто не видел, их еще надо умудриться вырастить (из всех асгардархей пока что удалось культивировать и увидеть воочию лишь одну-единственную локиархею), зато по собранным геномам ученые могут предсказать метаболические способности этих микробов.

Гены хельархей были впервые обнаружены в образцах отложений у гидротермальных источников на дне Калифорнийского залива (глубина 2000 метров). В этой бескислородной преисподней хельархеи, по всей видимости, являются облигатными анаэробами и, как и многие археи в морских отложениях, окисляют углеводороды – на это намекают гены соответствующих ферментов. Если конкретнее, то субстратом для хельархей, вероятно, служат короткоцепочечные алканы: этан, пропан, бутан. И это любопытно, поскольку у других асгардархей генов для их утилизации нет, а значит, хельархеи приобрели их путем горизонтального переноса от каких-то других архей. Филогенетически Helarchaeota оказались ближе всего к локиархеям (что отражено и в названии ветви).

Гердархеи были открыты в ходе анализа образцов из разных слоев прибрежных донных отложений Китая и немецкого архипелага Гельголанд в Северном море – сбор материала проводился на морских травянистых лугах, в манграх и ваттах. Среди полученных 15 геномов асгардархей 8 принадлежали уже известным филам (локи-, тор-, хель- и хеймдалльархеям), а еще 7 были на них непохожи и притом группировались в единую ветвь, новую для науки. Их и назвали Gerdarchaeota. Филогенетически они родственны хеймдалльархеям, которые, к слову, являются самыми близкими к эукариотам асгардархеями.

Метаболизм гердархей.

Что касается метаболизма гердархей, то они – факультативные анаэробы, то есть могут дышать кислородом (хотя и без него обходятся вполне), а значит, участвовать в аэробном разложении органики на поверхности осадка. Так, у них есть гены целлюлазы – фермента, участвующего в гидролизе целлюлозы. Еще у них имеются гены, характерные для автотрофов, то есть они могут сами синтезировать органику из неорганики – судя по всему, связывая углекислоту по пути Вуда – Льюнгдаля. Из интересных генов гердархей можно также упомянуть гены гелиородопсинов – это семейство светочувствительных белков было открыто всего пару лет назад. Похоже, живущие в верхнем слое осадка гердархеи способны воспринимать солнечный свет.

Как в поверхностном, так и в подповерхностном слое осадка гердархеи соседствуют с другими асгардархеями, и каждая из групп в силу метаболических различий выполняет в общем местообитании свою экологическую роль. Китайские специалисты в своей статье претендуют на то, что им удалось впервые предсказать эти роли, так сказать, in situ. Методы метагеномики и метатранскриптомики (изучение РНК-транскриптов в образцах) помогли им обрисовать многообразие метаболических процессов, присущих разным группам и подгруппам асгардархей в разных слоях прибрежных отложений. Судя по генам и их транскриптам, эти археи активно участвуют в утилизации аминокислот и расщеплении этанола. Возможно, прямо сейчас они празднуют прогресс науки, обжираясь белками и заливая их алкоголем, как и подобает всем приличным варягам.

Экологические ниши асгардархей в прибрежных донных отложениях.

Текст: Виктор Ковылин. Научные статьи: Science China Life Sciences (Cai et al., 2020), Nature Communications (Seitz et al., 2019).

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Описана первая архея из Асгарда. У нее есть щупальца
Кишечные археи: темная материя вашего организма
Эндосимбиогенезис: непростая история происхождения сложных землян

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение