Цивилизация
Российские ученые совместно с канадскими коллегами обнаружили два новых вида микроорганизмов. Исследования показали, что они – потомки древних фотосинтезирующих хищников, своего рода минитриффидов из романа Уиндема – подвижных плотоядных растений. И вместе с тем эти организмы родственны красным водорослям, своей практически полной противоположности. Обнаруженное родство между такими разными организмами кардинально меняет понимание об эволюции не только красных водорослей, но и растений. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Nature.
Все сложные организмы начали свой эволюционный путь с симбиотического союза двух и более предков. Так появились и красные водоросли. Вероятно, много тысяч лет назад в клетке некоего ядерного организма, питающегося готовыми веществами, а может, даже хищника, поселилась сине-зеленая водоросль (цианобактерия), превращающая энергию света в сахара и другие питательные вещества (фотосинтезирующая). С течением времени такое сожительство превратило организм в сильную и независимую водоросль, способную самостоятельно обеспечивать себя питательными веществами в процессе фотосинтеза. Бактерия стала клеточной структурой – пластидой. Поскольку отпала необходимость искать пропитание и вообще проявлять активность, исчезли многие структуры и функции. Так, у красных водорослей нет органов движения вроде жгутиков, обмен веществ снижен, а генного материала мало. На первый взгляд кажется, что у подвижных нефотосинтезирующих хищников нового типа Rhodelphidia нет ничего общего с красными водорослями – типичными растениями. Но исследование генетического материала двух его представителей, впервые обнаруженных российскими и канадскими учеными, показало обратное.
Чтобы понять, каково систематическое положение найденных организмов, группа провела генетический анализ. Оказалось, что клетки хищников содержат ДНК, кодирующие ряд связанных с фотосинтезом белков, но ДНК самих пластид обнаружить не удалось. Более того, в ядре не осталось ничего, что могло бы управлять работой фотосинтетических структур. Эти потери сопровождались чрезмерным количеством других генов, необходимых для выживания организмов. Все эти характеристики прямо противоположны тем, что описывают представителей красных водорослей. И все же от общего далекого предка обеим группам достались белки, участвующие в процессах фотосинтеза. Исследователи приводят их в доказательство близкого родства Rhodelphidia и красных водорослей.
Факты говорят о том, что у предков Rhodelphidia были активные пластиды, которые исчезли в процессе эволюции. Это происходило постепенно, и какой-то период древние организмы выживали за счет сразу двух жизненных стратегий – хищничества и фотосинтеза – почти как растения-людоеды из «Дня триффидов».
«Обнаруженное нами родство между такими разными организмами кардинально меняет понимание об эволюции красных водорослей и растений вообще. Ранее считалось, что у представителей этих групп не было смешанного (миксотрофного) питания и они сразу стали фотосинтетиками после симбиоза с цианобактериями, но обнаруженные нами два вида Rhodelphidia – живое подтверждение неправильности этого утверждения. Иными словами, в ранней эволюции растений и водорослей существовала ключевая промежуточная миксотрофная фаза, похожая на обнаруженных нами простейших, которые существовали по крайней мере до того момента, как древняя пластида стала надежным источником энергии и питательных веществ», – заключил Денис Тихоненков, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории микробиологии Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН.
