Странные ультрамалые микробы обнаружены в кислых шахтных водах

В глубинах бывшей медной шахты в Северной Калифорнии обитают, возможно, самые маленькие и простейшие формы жизни из когда-либо обнаруженных.

Эти микробы — представители домена одноклеточных организмов Archaea — меньше других известных микроорганизмов. По размеру с ними может соперничать лишь микроб, способный выживать исключительно как паразит на поверхности других клеток. Их геномы, реконструированные группой из Калифорнийского университета в Беркли, являются одними из самых маленьких из когда-либо описанных.

Исследователи также обнаружили в шахте другой микроб, который иногда образует странные выступы, не похожие ни на какие известные структуры у Archaea, и использует их для проникновения в ультрамалые микроорганизмы.

Под световым микроскопом ультрамалые микробы выглядят как пылинки. Однако с помощью современного криоэлектронного микроскопа (cryoEM) были получены высококачественные 3D-изображения и даже измерен внутренний объем отдельной клетки — около одной сотой объема бактерии E. coli. Каждый из микробов, названных ARMAN (archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms), имеет диаметр всего 300–500 нанометров, что составляет одну треть диаметра E. coli.

Команда реконструировала геномы трех различных линий ARMAN и обнаружила, что они крошечные — всего 1 миллион пар оснований (для сравнения, у человека — сотни миллиардов). У наименьшего из трех средняя длина гена составляет всего 774 пары оснований, в то время как средняя длина гена у человека — 10 000–15 000 пар оснований.

Геномы настолько малы, что исследователи изначально предполагали, что ARMAN являются паразитами других микробов. Однако из 70 индивидуальных образцов, снятых в 3D, 90%, по-видимому, являются свободноживущими. Остальные 10% «насажены» на загадочные игольчатые выступы другого архея — Thermoplasmatales, живущего в шахте рядом с ARMAN.

Клетки ARMAN примерно такого же размера, как самые крупные вирусы, которые могут размножаться только в живых организмах и не считаются «живыми».

«Геном очень компактный, — отметил Бретт Бейкер. — Микробный геном, который на 10% больше, имеет такое же количество генов, как у ARMAN».

У этого организма гораздо более высокий процент — 45% — неизвестных генов, чем у любого другого секвенированного организма.

Изображения, полученные методом cryoEM, показывают, что у ARMAN, как и у других Archaea, нет ядра, но есть загадочная внутренняя трубка.

Группа Джиллиан Бэнфилд впервые описала микробов ARMAN четыре года назад, обнаружив их в кислых водоемах шахты Ричмонд. Новые данные помогут исследователям изучить сообщество организмов в шахте и определить, как они способны жить в таких суровых условиях и превращать сульфиды железа в серную кислоту.