Туникараптор – новый одноклеточный родственник животных

Что еще за одноклеточный динозавр такой, шутите вы. А между прочим, с динозаврами у туникараптора есть кое-что общее, чего нет больше ни у одного другого одноклеточного опистоконта, – это рот, или, точнее, цитостом (клеточный рот). Ко рту мы еще вернемся, а пока вы, вероятно, ждете объяснений по поводу опистоконтов: это кого мы так посмели назвать? Да хоть бы и вас.

Ученые пока не могут точно определить место туникараптора на эволюционном древе. Возможно, он вообще происходит от самых ранних холозой.

В таксономическую супергруппу Opisthokonta (Заднежгутиковые) входят животные, грибы, а также их одноклеточные родственники-протисты, о которых можно почитать, например, здесь. Грибы и их одноклеточную родню относят к группе Holomycota, а животных и родственных им протистов – к группе Holozoa, которая расписана на филогенетической схеме выше.

Мы видим там собачку как представителя царства Metazoa (так биологи называют животных) и ее ближайших одноклеточных родственников Choanoflagellata (воротничковых жгутиконосцев) – их вместе объединяют в группу Choanozoa. Всех остальных холозой – вниз до самых холомикот – иногда именуют «мезомицетозоями» (опять же, например, здесь), хотя изначально под этим термином подразумевались многочисленные Ichtyosporea, преимущественно паразиты водных животных. Две малочисленные группы Filasterea и Plureformea – это всего несколько известных видов жгутиконосцев; филастерии эволюционно ближе к хоанозоям, плюриформии – к ихтиоспоридам. И где-то среди всей этой холозойной братии затесался наш герой – туникараптор.

Tunicaraptor unikontum (fl – жгутик, mo – рот, f – филоподия, тонюсенькая ложноножка такая). Масштабный отрезок – 1 мкм.

Его обнаружили в морской лагуне Кабеса-де-Мар на юге Чили, где он охотился на других одноклеточных жгутиконосцев в компании собратьев. «Хищник в тунике одножгутиковый» – примерно так переводится с греко-латыни его имя – Tunicaraptor unikontum. Продолговатое клеточное тело малютки редко превышает в длину 5 микрометров, жгутик – в полтора-два раза длиннее и расположен сзади, как у всех порядочных опистоконтов. За исключением рта на переднем полюсе и жгутика на заднем, хищник покрыт «волосатой» оболочкой – туникой. Изредка он формирует короткие и невнятные ложноножки, но обычно перемещается в воде при помощи жгутика, толкающего клетку вперед, словно пропеллер. В целом туникараптор похож на сперматозоид животного или зооспору хитридиевого гриба, у которых вдруг пробудился аппетит и вскрылся рот.

«Одножгутиковость», конечно, не видоспецифическая характеристика «хищника в тунике». У всех опистоконтов жгутик – один (неслучайно их относят к униконтам, то есть к одножгутиковым). Есть среди них, правда, паразитические организмы, которые утратили жгутик в процессе эволюции – таковы, например, некоторые ихтиоспориды, а также филастерия Capsaspora owczarzaki (амебоидный паразит пресноводных улиток Biomphalaria glabrata – промежуточных хозяев плоских червей Schistosoma mansoni, вызывающих у людей кишечный шистосомоз; к слову, капсаспоры поедают спороцисты шистосом внутри улиток). У плюриформии Corallochytrium limacisporum тоже жгутика не находили, хотя наличие в ее геноме жгутиковых генов как бы намекает на тайную жгутиковую стадию в жизненном цикле (эти загадочные кругляши живут среди кораллов в лагунах Аравийского моря и практикуют осмотрофный способ питания, могут объединяться в колонии и производить амебоидные споры, похожие на слизняка).

Capsaspora owczarzaki и Corallochytrium limacisporum. Фото: Multicellgenome Lab.

Что касается клеточного рта, то его наличие у туникараптора – уникальный случай для опистоконтов. У животных нет цитостома, их рот – многоклеточный и зачастую зубастый, а отдельные клетки своего рта не имеют. Цитостом есть у некоторых хищных биконтов (двужгутиковых) – например, у эвгленозой, гаптофитов, анкорацист, а также у инфузорий (вместо жгутиков у них множество ресничек, однако это не мешает биологам относить инфузорий к биконтам – в конце концов, реснички тоже своего рода жгутики). Располагается он обычно на переднем полюсе клетки – как и жгутики, которые «ввинчиваются» в воду и двигают клетку вперед, а заодно загоняют в рот частички пищи.

Предки же опистоконтов предположительно вели сидячий образ жизни и питались взвесью (некоторые хоанофлагеллаты и люди до сих пор так делают), а значит, не могли больше «винтить» жгутиком вперед – иначе не удержались бы на субстрате и уплыли в голодные дали. Они сменили направление биения жгута, и пища теперь утекала вдоль клетки, что делало околожгутиковый цитостом довольно неэффективным, потому-то он со временем и исчез. У туникараптора он возник заново, теперь на противоположном от жгутика полюсе клетки – переднем для опистоконтов.

Свой рот туникараптор использует по назначению: он им ест – фагоцитирует. Время от времени он перекусывает бактериями, но одними прокариотами сыт не будешь, поэтому он предпочитает охотиться на подобных себе эукариот – причем стайно. Обнаружив зазевавшуюся добычу, туникарапторы накидываются на нее и начинают заживо поедать. Что весьма любопытно, иногда во время пиршества они слипаются друг с другом в многоклеточные агрегации!

Агрегации туникарапторов (pr – добыча). Масштабный отрезок – 5 мкм.

Этим поведением туникарапторы похожи на пресноводных филастерий Pigoraptor («ленивый хищник») и плюриформий Syssomonas («объединенная монада»), описанных в 2017 году при активном участии российских ученых. Расскажем немножко и об этих одноклеточных.

Пигорапторы туники не носят, это обычные раздетые жгутиконосцы размером 5–14 мкм, которые изредка выпускают ложноножки: чилийский P. chileana почти никогда этого не делает, а вьетнамский P. vietnamica – иногда. При виде эвгленозои Parabodo они весьма хищно, хоть и лениво, наваливаются на нее целой гурьбой и частично сливаются, а наевшись, столь же непринужденно расходятся и уплывают каждый по своим личным делам. Ученые видели, как пигорапторы втягивали в себя жгутики и мило округлялись, а через пару часов вдруг делились надвое или превращались в цисты, отложив деление до лучших времен.

Сиссомонасы известны по единственному виду S. multiformis из пресного водоема в национальном парке Каттьен на юге Вьетнама. Его имя отражает многообразие жизненных форм данной монады. В повседневной жизни это округлый, как сися, голенький жгутиконосец диаметром 7–14 мкм. Обычно он активно плавает в водной толще, но может вдруг присесть на субстрат и начать размешивать воду жгутиком, будто внезапно вспомнил заветы предков. Если приметит добычу (какую-нибудь бодониду или хризомонаду) – тогда прикрепляется к ней и сосет цитоплазму, а вскоре набегают другие сиссомонасы и сосут коллективно. Иногда они и просто так объединяются стайками, слипаясь друг с другом, вплоть до слияния в многоядерный псевдоплазмодий, из которого потом выпочковываются юные клетки со жгутиками. Изголодавшийся сиссомонас оседает на дно и превращается в амебу, чтобы ловить ложноножками бактерий. Утоливши голод, амеба может вернуться к жгутиконосному состоянию, а если с едой все плохо – может и умереть либо перейдет в стадию цисты.

Pigoraptor vietnamica (вверху) и Syssomonas multiformis (внизу). Масштабные отрезки – 4 мкм и 3 мкм соответственно.

Питание эукариотами более крупными, чем ты сам, весьма нетипично – если не сказать уникально – для одноклеточных холозой, отмечают ученые. Тем более необычно объединение при этом в агрегации. Что интересно, некоторые хоанофлагеллаты тоже формируют колонии в присутствие еды (бактериальной в их случае). Все это наталкивает на мысль, что совместное питание одноклеточных опистоконтов могло стать важной предпосылкой для возникновения многоклеточности у предков животных. Стоит отметить, что у туникараптора обнаружен ряд специфичных для животных генов – например, таких, которые отвечают за слипание клеток и даже за развитие нервной системы! Вместе с пигорапторами и сиссомонасами он дает представление о том, какими на самом деле могли быть наши предки: хищными, стайными, компанейскими. А еще липучими и немного нервными.


Текст: Виктор Ковылин. Научные статьи: Current Biology, BMC Biology (Tikhonenkov et al., 2020)

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
Пластидам динофлагеллят нашли родственников среди зеленых водорослей
Твоя опистоконтная родня

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение