Настоящие энергостанции — даже без ДНК

Митохондрии — особые структуры, ответственные за производство энергии в клетках большинства живых существ. Обычно они имеют собственный генетический материал в дополнение к ядерному. Уве Джон и его коллеги из Института Альфреда Вегенера впервые обнаружили исключение из этого правила у одноклеточного паразита. Митохондрии динофлагелляты Amoebophrya ceratii, по-видимому, производят энергию так же, как и наши, но без какого-либо генетического материала, как сообщает команда в журнале Science Advances.

Исследователи изучали паразита, обитающего внутри клеток других динофлагеллят рода Alexandrium, известных образованием токсичных цветений воды. Amoebophrya ceratii плавает в воде в виде диноспор, находит подходящего хозяина, проникает в него и поедает изнутри. Весь инфекционный цикл занимает три-четыре дня и может сокращать популяции Alexandrium.

Команда секвенировала геном Amoebophrya, который состоит примерно из 100 миллионов пар оснований. Это крайне мало для динофлагеллят: у других видов геном в тысячу раз больше. При этом у паразита по-прежнему работают почти все метаболические процессы.

Сокращение особенно выражено в той части генома, что находится вне ядра:

• Amoebophrya ceratii, по-видимому, полностью избавилась от пластид и всех, кроме одного, их генов.
• Ещё более впечатляющи «сокращения бюджета» в отношении митохондрий. У родственных видов ДНК этих органелл содержит три гена, считавшихся незаменимыми. Но Amoebophrya ceratii, судя по всему, полностью удалила митохондриальный геном; команда не смогла найти его следов. Два из трёх генов отсутствуют, а третий, цитохром c оксидаза 1 (COX1 или COI), мигрировал в ядро. «Это абсолютно поразило меня, — говорит Уве Джон, — потому что нет другого зарегистрированного дышащего кислородом организма, у которого в митохондриях не было бы собственного генетического материала».

Такое сокращение может быть полезно, когда паразиту нужно быстро сформировать множество новых диноспор. Митохондрии хорошо работают на всех стадиях, позволяя диноспорам быстро плавать. «По-видимому, эти паразиты нашли собственную стратегию производства энергии, — резюмирует Уве Джон. — Для производства энергии им требуется лишь часть из пяти известных белковых комплексов, обнаруженных в митохондриях человека и всех животных».

Эти находки могут помочь понять эволюцию динофлагеллят и их родственников, к которым относятся другие паразиты и возбудители болезней, таких как малярия. Кроме того, результаты могут предложить новые взгляды на эволюционную историю митохондрий и пластид, которые изначально были самостоятельными организмами (эндосимбионтами). Amoebophrya ceratii, по-видимому, сделала ещё один шаг в этом развитии, лишив свои эндосимбионты последних следов генетической автономии.