Обнаружение микробов со смешанными мембранами проливает новый свет на раннюю эволюцию жизни

Исследователи из NIOZ и Утрехтского университета обнаружили в глубинах Черного моря микробы, способные производить мембранные липиды неожиданного происхождения. Это открытие, опубликованное в престижном ISME Journal, может быть недостающим звеном в теории эволюции сложных форм жизни.

Разделение мембран

Клетки окружены слоем мембранных липидов, которые защищают их от изменений окружающей среды. Когда клетка умирает, эти липиды сохраняются, как окаменелости, неся древнюю информацию об условиях на ранней Земле.

Древо жизни включает простые клетки (Бактерии и Археи) и сложные (Эукариоты), к которым относятся животные и люди. Бактерии и Эукариоты имеют схожие липидные мембраны. Мембрана же Архей устроена иначе и в первую очередь помогает этим микроорганизмам выживать в экстремальных условиях. Считается, что это «липидное разделение» произошло после возникновения Бактерий и Архей от последнего универсального общего предка (LUCA).

Недостающее звено в глубинах Черного моря

Согласно ведущей теории, Эукариоты эволюционировали из симбиоза архейной и бактериальной клеток, где архейная клетка была хозяином. Но как это возможно, если их «кожи» настолько разные? Чтобы объяснить создание более сложных форм жизни, архейная мембрана должна была переключиться на бактериальный тип. Такой переход, вероятно, требовал периода, в течение которого два типа мембран смешивались.

Однако смешанные липидные мембраны никогда не находили у микробов, пока команда Лауры Вильянуэвы не сделала неожиданное открытие в глубинных водах Черного моря.

«Мы обнаружили возможный недостающий элемент этой головоломки в Черном море. Здесь в глубоководье, в отсутствие кислорода и при высокой концентрации сульфидов, процветает многочисленная группа бактерий. Мы выяснили, что генетический материал этой группы несет гены путей синтеза не только бактериальных, но и архейных липидов», — отмечает Вильянуэва.

Эта особенность была также обнаружена в генетическом материале других, близкородственных Бактерий, что поддерживает идею о том, что способность создавать «смешанные» мембраны более распространена, чем считалось ранее.

Открытие проливает новый свет на эволюцию всех клеточных форм жизни и может иметь важные последствия для интерпретации архейных липидных окаменелостей в геологической летописи и палеоклиматических реконструкциях.