batrachospermum (batrachospermum) wrote,
batrachospermum
batrachospermum

Category:

СЕКРЕТЫ КОРОЛЯ ТЕРМАЛЬНЫХ ВОД

Текст: Кира Кондратьева

Представьте себе самую ужасную воду на планете: горячую, соленую, содержащую концентрированную кислоту и токсичные металлы, такие как мышьяк, ртуть и кадмий. Но даже в такой воде теплится, извините за каламбур, жизнь. И король этих мест не бактерия, не архей, а одноклеточная водоросль Galdieria sulphuraria.
Но как же она добилась доминирующего положения? Все дело в межвидовом переносе генов.


G. sulphuraria, как и батрахоспермум, красная водоросль, но не красного цвета. Фото: Gerald Schönknecht

Даже на первый взгляд G. sulphuraria вовсе не проста. Она относится к красным водорослям, но ее клетки бывают зеленые и желтые: зеленые особи используют солнечный свет для синтеза необходимых веществ (фотосинтез), как растения, а желтые окисляют окружающие химические соединения, и надо заметить, что такой тип питания с помощью окисления неорганики (хемосинтез), раньше был абсолютно неизвестен у эукариот!

Хотя G. sulphuraria – одноклеточный микроорганизм, ее скопления плотно покрывают камни вокруг горячих источников, и водоросль можно встретить во многих странах мира, например, в Йеллоустонском Национальном парке США (здесь она образует примерно 90% биомассы живых существ, выживающих у источников), в Рейкьявике, на действующем вулкане Этна на Сицилии.


G. sulphuraria в Рейкьявике (Исландия). Фото: Christine Oesterhelt

Чтобы разобраться, в чем секрет такой живучести, геном этой удивительной водоросли был изучен самым тщательным образом. Представьте себе удивление ученых, когда оказалось, что G. sulphuraria совершила не меньше 75 независимых краж генетического материала – и примерно 5% ее генома пришли как от бактерий, так и от архей!

Между бактериями и археями легко происходит горизонтальный генетический перенос, это позволяет одноклеточным прокариотическим микроорганизмам быстро приспосабливаться к новым условиям среды – например, с помощью плазмид. Но водоросль – это эукариот. Раньше считалось, что перенос не может совершаться между про- и эукариотами из-за принципиального отличия их генетического материала, его упаковки и т. д., теперь же встречи с этой «небывальщиной» происходят все чаще и чаще.

Данные по горизонтальному переносу генов от прокариот к эукариотам накапливаются в последнее десятилетие. ДНК может переходить как при прямом контакте, так и с помощью вируса или плазмиды (доказан перенос генов из плазмиды фитопатогенной бактерии в геном табака). Основная проблема заключается в необходимости изучать огромный генетический материал и каждый раз разбираться, за что отвечает каждый ген и откуда он взялся. Возможно, через какое-то время парадигма исключительности перехода генов от бактерий и архей к ядерным клеткам окажется полностью пересмотренной.


G. sulphuraria в Рейкьявике (Исландия). Фото: Christine Oesterhelt

Получается, что G. sulphuraria так хорошо выдерживает экстремальные условия, потому что этому ее «научили» (на свою голову) прокариоты. Так, у архей эта водоросль заимствовала термоустойчивые АТФазы – мембранные белки, необходимые для запасания энергии. От бактерий получены, например, белки, лучше выводящие натрий из клетки, что позволяет выжить в соленой воде, а также системы защиты против мышьяка и ртути.
Благодаря транспортным белкам, отвечающим за внесение в клетку многих химических соединений, таких как ацетат и глицерол, водоросль смогла отказаться от фотосинтеза. Это объясняет феномен существования желтого варианта G. sulphuraria.

Но как G. sulphuraria смогла заполучить генетический материал от других микробов? У ученых есть ряд предположений. Быть может, вирусы, внутриклеточные паразиты или симбионтные бактерии осуществили этот перенос? Пока что этот вопрос – новый вызов ученым.

По материалам: Not Exactly Rocket Science
Научная статья: Science (Schonknecht et al., 2013)
Tags: микробы, растения
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments