Похожие организмы по-разному справляются с экстремальными условиями
Жизнь в экстремальных условиях — например, в горячих кислотах и при наличии тяжёлых металлов — может заставлять очень похожие организмы справляться со стрессом совершенно разными способами.
Один одноклеточный организм из горячего источника у вулкана Везувий в Италии борется с токсичностью урана напрямую — поглощая тяжёлый металл и получая из него энергию. Другой одноклеточный организм, обитающий на «тлеющей куче» у заброшенной урановой шахты в Германии, преодолевает токсичность урана косвенно — фактически отключая свои клеточные процессы и впадая в состояние клеточной комы при наличии токсичных уровней урана в среде.
Интересно, что эти совершенно разные реакции на стресс демонстрируют два организма, чей геном идентичен на 99,99%.
Исследователи из Университета штата Северная Каролина показывают, что эти экстремофилы — простейшие формы жизни из домена Археи, не имеющие ядра, — могут многому научить нас в понимании того, как живые существа используют разные механизмы для адаптации к окружающей среде.
Исследователи под руководством доктора Роберта Келли подвергли воздействию чистого урана двух близких родственников-термоацидофильных архей (обитающих в высококислотных средах с температурой выше 70°C или ~160°F).
- Metallosphaera sedula метаболизировала уран для поддержания своих энергетических потребностей. Это стало первым сообщением о том, что организм может напрямую использовать уран в качестве источника энергии.
- Metallosphaera prunae отреагировала иначе: при контакте с чистым ураном она перешла в состояние покоя, отключив критические клеточные процессы, обеспечивающие рост. После удаления токсичной угрозы M. prunae возобновила процессы и вернулась в нормальное состояние.
Келли предполагает, что M. prunae является ответвлением M. sedula, с небольшим количеством мутаций в геноме, которые позволяют ей по-другому реагировать на токсичность тяжёлых металлов.
Потенциальное значение:
- Прямое использование урана M. sedula может стать новым способом добычи металла из руд с помощью микроорганизмов — процесс, известный как биовыщелачивание.
- Результаты могут иметь значение для понимания того, как у патогенов развивается и действует устойчивость к антибиотикам.
- Исследование ставит под вопрос традиционные способы классификации живых существ в догеномную эпоху: организмы с практически идентичными геномами, но разными фенотипами (образами жизни) в условиях стресса.