Древние антарктические микроорганизмы оказались агрессивными хищниками

В Антарктиде существует небольшое озеро Deep Lake, настолько солёное, что оно не замерзает круглый год, несмотря на зимние температуры до -20°C. В этой экстремально холодной среде процветают археи — уникальный тип одноклеточных микроорганизмов.

Микробиологи из Технологического университета Сиднея (UTS) изучали, как эти древние формы жизни растут и выживают. Как пояснила доктор Ян Ляо, археи — это одна из трёх линий жизни наряду с Бактериями и Эукариотами и играют ключевую роль в экосистемах Земли.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, впервые показало, что некоторые из этих архей ведут себя как паразитические хищники, быстро убивающие своих хозяев.

Археи обнаружены в экстремальных условиях: в кислых кипящих гейзерах, гидротермальных источниках с температурой выше 100°C, гиперсолёных водах (например, в Мёртвом море) и в Антарктиде. Изученные археи были собраны в холодном и гиперсолёном озере Deep Lake в Антарктиде.

Внутри группы архей существует подгруппа DPANN археи. Они значительно мельче других архей, обладают очень маленькими геномами и ограниченными метаболическими возможностями. Исследование выявило, что они зависят от микробов-хозяев, в особенности других архей.

«Это первый случай, когда подобное агрессивное поведение наблюдалось у архей. Во многом эта активность схожа с некоторыми вирусами. Это заставляет нас пересмотреть их экологическую роль в антарктической среде», — сказал доктор Джошуа Хамм.

Для визуализации взаимодействий между DPANN археями и их хозяевами исследователи разработали новые методики, включая уникальное окрашивание проб, флуоресцентную микроскопию in vivo и электронную микроскопию.

Учёные окрасили хозяина (архею Halorubrum lacusprofundi) и паразитическую DPANN архею Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus нетоксичными красителями, которые светятся разными цветами под лазером. Это позволило наблюдать, как паразиты прикрепляются, а затем, по-видимому, проникают в клетку хозяина, что приводит к её лизису (разрушению).

Как отметил доцент Иэн Даггин, хищники — важные игроки в экосистемах. Убивая хозяев, они не только питаются сами, но и делают остатки клеток доступными для других организмов. Это позволяет питательным веществам циркулировать, а не накапливаться у одного вида.

«Изученные нами DPANN археи, по-видимому, играют в экосистемах гораздо более значительную роль, чем считалось. Паразитический или инфекционный образ жизни этих архей может быть распространённым явлением».

Дальнейшие исследования направлены на изучение архей для биомедицинских и биотехнологических применений. Хотя археи не вызывают заболеваний у людей, они влияют на выбросы метана у скота, поэтому лучшее понимание их образа жизни может быть полезно в борьбе с изменением климата.

Исследование стало результатом международного сотрудничества с участием UTS, Королевского Нидерландского института морских исследований, UNSW Sydney, Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже и Оксфордского университета.