18.06.2009 | Наука

Микроб-робинзон

Известно, что никакой вид не может жить в одиночку, однако обнаружилась бактерия-отшельник

Известно, что никакой вид не может жить в одиночку – все живые существа входят в экосистемы, потребляя что-то, предоставляемое им другими организмами (пищу, кислород, биогенные элементы и т. д.) и в свою очередь создавая ресурсы для них. Но, оказывается, нет правил без исключений.

Американо-канадо-тайваньская команда исследователей во главе с сотрудником Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли Диланом Чивианом обнаружила, что воды, поступающие из геологического разлома в заброшенные шахты золотого прииска Мпоненг (ЮАР), заселены одним-единственным видом бактерий.

Этот вид получил латинское название Desulforudis audaxviator. Видовое название, позаимствованное из романа Жюль Верна «Путешествие к центру Земли», отражает местообитание микроба: на глубине не менее 2,8 км, в вечной тьме, в щелочных водах температурой около 60 градусов, в непосредственной близости от урановых руд, радиоактивное излучение которых, разрушая молекулы воды, порождает свободный водород. Этим водородом бактерия восстанавливает сульфаты – что служит энергетической основой ее метаболизма и отражено в ее родовом имени Desulforudis.

Впрочем,

бактерия-отшельник оказалась в биохимическом отношении мастером на все руки.

У нее было найдено 2157 структурных генов. Казалось бы, не так уж много (обычный объем генома для бактерий), но в число кодируемых ими белков входят ферменты, необходимые для синтеза всех 20 аминокислот, для усвоения углерода из углекислоты, угарного газа и муравьиной кислоты; для фиксации свободного азота. В то же время микроб умеет и потреблять готовую органику (источником которой служат останки умерших собратьев – больше просто нечему). Он может образовывать споры для переживания совсем уж экстремальных условий и отращивать жгутики для активного передвижения; у него есть белки-рецепторы, позволяющие определять градиент концентрации дефицитных веществ и плыть туда, где их больше. Но при этом у него не нашли никаких механизмов утилизации кислорода или защиты от него: судя по всему, D. audaxviator уже около 20 млн лет не сталкивался со свободным кислородом.

Открытие микроба-робинзона означает, помимо всего прочего, интересный поворот в давней проблеме, связанной с происхождением жизни.

Любую гипотезу, предполагающую, что живое каким-то образом возникло из неживого, сильно омрачает отмеченная выше привычка даже самых примитивных организмов существовать только в виде сообществ, где экологические роли разделены между разными видами. Если возникновение некой первичной протоклетки крайне проблематично и маловероятно, то одновременное возникновение нескольких клеток с разной химической основой метаболизма выглядит уже абсолютным чудом. И казалось бы, обнаружение клетки, способной к изолированному существованию, избавляет проблему происхождения жизни от этой трудности.

Увы, биохимическое хозяйство D. audaxviator явно не может служить моделью устройства самых первых клеток:

оно слишком сложно и совершенно, чтобы не быть результатом длительной предшествующей эволюции. В частности, целый ряд важнейших генов подземный робинзон явно позаимствовал когда-то у других микроорганизмов – в том числе у архебактерий, особой и наиболее архаичной группы прокариот. Таким образом удивительный микроб не решает старой проблемы, но дает новую пищу к размышлению над ней.

Источник: «Знание – сила» № 3, 2009,