Асгард-археи и бактерии впервые показали прямой контакт, создавший предка всех животных и растений
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Происхождение эукариот (организмов со сложной клеткой, включая человека) — одна из главных проблем эволюционной биологии. Считается, что около двух миллиардов лет назад древняя архея вступила в симбиоз с бактерией, которая затем превратилась в митохондрию. Современные Асгард-археи — ближайшие ныне живущие родственники этого предка. Исследователи уже находили у них гены эукариотического цитоскелета и длинные отростки, предполагая их связь с бактериями-партнерами. Однако вырастить этих микробов в чистом виде очень сложно. Поэтому до сих пор биологи не видели прямого контакта между Асгард-археями и бактериями.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology, взяли образцы из гиперсоленых микробных матов залива Шарк в Западной Австралии. Эта экосистема служит современным аналогом микробных сообществ Земли, существовавших уже более двух миллиардов лет назад. В течение пяти лет авторы культивировали микроорганизмы в бескислородной среде, постепенно доведя долю целевой археи в культуре до 89 процентов.
Новый род и вид получил название Nerearchaeum marumarumayae (видовое имя заимствовано из языка местного австралийского племени малгана и означает «древний дом»). Его постоянным спутником в культуре была сульфатредуцирующая бактерия Stromatodesulfovibrio nilemahensis. Чтобы изучить их анатомию, биологи заморозили микробов и проанализировали их с помощью криоэлектронной томографии. Этот метод позволил создать трехмерные модели клеток с нанометровой точностью. Параллельно исследователи расшифровали полные геномы обоих организмов и применили алгоритмы искусственного интеллекта (AlphaFold 3) для предсказания структуры их белков.
Контакт между клетками архей и бактерий оказался двусторонним. Он выглядит так: от круглого тела археи Nerearchaeum отходят тонкие белковые нити (фибриллы), на которых гроздьями висят цепочки мембранных пузырьков (везикул). В геноме археи биологи нашли белки комплекса ESCRT, отвечающие за деформацию мембран, — гомологи тех же самых белков, что работают в клетках человека. Таким образом, архея активно пузырит свою оболочку и многократно увеличивает площадь поверхности.
Бактерия-партнер действует иначе. Анализ 3D-модели показал, что бактерия формирует прямые межклеточные нанотрубки толщиной 8,1 нанометра. У основания каждой такой трубки в бактериальной мембране закреплен специальный белковый комплекс. Бактериальные нанотрубки пересекают межклеточное пространство и стыкуются с мембраной археи или цепляются за ее везикулярные цепочки, создавая жесткие коммуникационные мосты.
Анализ геномов объяснил причину этого сложного слияния — синтрофию (взаимовыгодный обмен). Архея расщепляет сахара, аминокислоты и липиды, выделяя водород, ацетат и сульфит. Бактерия забирает эти продукты по межклеточным каналам для получения энергии, а взамен поставляет архее витамины и недостающие аминокислоты, которые та не способна синтезировать самостоятельно.
Внутри самой археи микроскопы выявили широкие цитоплазматические трубки и особые белковые нанокапсулы, внутри которых микроб прячет токсичное железо для защиты своей ДНК от окислительного стресса. На поверхности археи биологи также нашли гигантские белки-адгезины, работающие как физические липучки для фиксации в плотной биопленке.
Встречное выстраивание мембранных пузырьков и соединительных нанотрубок наглядно демонстрирует архитектуру межвидового симбиоза на заре эволюции. Эукариотическая клетка возникла не в результате быстрого поглощения одной бактерии другой. Асгард-археи развили сложную мембранную инфраструктуру, которая позволила бактериям-симбионтам проложить к ним трубопроводы для обмена веществами в тесноте древних микробных матов.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии