Между живым и неживым: ученые нашли очень странную бактерию

У побережья Японии ученые обнаружили уникальный микроорганизм, который не должен был бы существовать в соответствии с представлениями современных биологов.

Во время секвенирования ДНК крошечного морского планктона группа исследователей под руководством Рио Харади из Университета Далхаузи обнаружила неожиданное ответвление генетического материала. Фрагмент не был похож ни на что, с чем когда-либо встречались ученые. Обнаруженный микроорганизм балансировал на грани между жизнью клетки и вирусом. Ученые дали ему название Candidatus Sukunaarchaeum mirabile в честь мифологического японского божества.

«Эта экстремальная специализация бросает вызов нашему фундаментальному пониманию минимальных требований для клеточной жизни», — отмечают исследователи.

Геном Sukunaarchaeum состоит всего из 238 тыс. пар оснований и является самым маленьким из обнаруженных для архей. Это меньше половины размера самого маленького известного ранее генома архей. Для сравнения, некоторые вирусы имеют гораздо больше генетического материала. Однако в отличие от вирусов, которые полностью захватывают механизмы своих хозяев, Sukunaarchaeum имеет некоторые собственные инструменты репликации.

Клеточный механизм, сохраняющий только свое репликативное ядро/bioRxiv

«Его геном крайне урезан, в нем отсутствуют практически все известные метаболические пути, и он в основном кодирует механизмы для его репликативного ядра: репликацию ДНК, транскрипцию и трансляцию», — добавляют исследователи.

Sukunaarchaeum имеет гены для рибосом, тРНК и мРНК, с помощью которых клетки считывают свои геномы и строят белки. Классические вирусы такого механизма не имеют. Этот уникальный организм способен копировать свой генетический код, однако он самостоятельно не производит для себя питательных компонентов и никак не способствует выживанию хозяина, на котором паразитирует.

В отличие от клеток, вирусы не способны к самостоятельному размножению и метаболизму. Sukunaarchaeum лишь наполовину представляет собой архею, которая использует стратегию существования вирусов. Из 189 генов, кодирующих белки, более половины предназначены для чтения и копирования ДНК. Почти ни один не выполняет других биологических функций.

Например, Carsonella ruddii, которая живет внутри насекомых, питающихся соком, имеет такой же крошечный геном. Но даже она сохраняет гены для производства энергии и аминокислот

Даже происхождение Sukunaarchaeum остается загадкой для ученых. Филогенетически этот микроорганизм относят к домену Archaea, который включаетэкстремофилов и дал начало эукариотам, к которым, в частности, относятся растения, животные и грибы. Однако Sukunaarchaeum не принадлежит ни к одному из известных типов.

В зависимости от используемой вычислительной модели, он может быть наиболее близким к таинственному Nanobdellati или, возможно, Halobacteriota . Обе группы известны своими небольшими геномами и быстрой эволюцией.

Ученые обнаружили Sukunaarchaeum, глубоко погрузившись в исследование генома морского планктона Citharistes regius. Микроорганизм был обнаружен в водах возле острова Симода. Исследователи также убедились, что Sukunaarchaeum живут либо внутри крошечного планктона, либо крепятся к нему снаружи.