Органеллогенез всё ещё продолжается у новых динофлагеллят
Многие водоросли и растения содержат фотосинтезирующие мембранные органеллы — пластиды, которые на самом деле являются остатками свободноживущей цианобактерии. В ходе эволюции цианобактерия была поглощена предковой водорослью и навсегда стала контролируемым хозяином эндосимбионтом в процессе органеллогенеза. Все современные водоросли и растения — потомки той водоросли, содержавшей первую пластиду. Однако, по иронии судьбы, некоторые из этих водорослей сами были поглощены в ходе событий вторичного эндосимбиоза, породив так называемые сложные водоросли.
В большинстве случаев эндосимбионты теряют значительную часть своих геномов и большинство других клеточных компонентов, кроме пластид, в ходе органеллогенеза. Однако в редких случаях реликтовое ядро эндосимбионта сохраняется в клетке хозяина, образуя нуклеоморф. Хотя известно, что гены эндосимбионта интегрируются в геном хозяина, для изучения процесса органеллогенеза существует всего несколько модельных систем, что делает его до сих пор во многом загадочным.
В исследовании, опубликованном в прошлом месяце в PNAS, учёные под руководством Университета Цукубы сообщили об открытии, которое может пролить свет на этот процесс.
Команда обнаружила два новых вида динофлагеллят, штаммы MGD и TGD, содержащие нуклеоморфы, в которых всё ещё происходил перенос ДНК от эндосимбионта к хозяину. У криптофитовых и хлорарахниофитовых водорослей — единственных других групп с нуклеоморфами — все события переноса ДНК уже прекратились, что означает завершение органеллогенеза на генетическом уровне. Это делало невозможным определение ближайших родственников эндосимбиотических водорослей или понимание того, как их геномы изменяются в процессе перехода.
«Морфологически MGD и TGD явно отличались, что подтвердил молекулярно-филогенетический анализ, — говорит старший автор профессор Юдзи Инагаки. — Однако оба штамма содержали пластиды, происходящие от зелёных водорослей, со структурами, похожими на ядро и содержащими ДНК».
Хотя исследователи показали, что эндосимбиотические водоросли уже превратились в пластиды, анализ последовательностей генов указал, что перенос ДНК от нуклеоморфа к геному хозяина всё ещё продолжается у обоих штаммов. Благодаря относительно сохранному состоянию геномов эндосимбионтов учёным удалось определить происхождение водорослей вплоть до уровня рода.
«Геномный анализ этих новых динофлагеллят показал, что оба штамма содержат нуклеоморфы и пластиды, происходящие от эндосимбиотических зелёных водорослей, скорее всего, рода Pedinomonas», — поясняет профессор Инагаки.
На основе уровня интеграции геномов эндосимбионта и хозяина у MGD и TGD был сделан вывод, что процесс органеллогенеза у этих штаммов менее продвинут, чем у криптофитов и хлорарахниофитов. Это важное отличие позволит использовать эти организмы как модели для лучшего понимания процесса органеллогенеза.