Древние предки эукариот научились дышать кислородом до симбиоза с бактериями
Исследование международной группы биологов показало, что асгард-археи, ближайшие микробные родственники эукариот, обладают генетическим аппаратом для кислородного дыхания. Это открытие опровергло представления о том, что общие предки всех растений, грибов и животных были строгими анаэробами и жили в бескислородной среде. Вероятно, археи научились использовать кислород еще до симбиоза с бактериями, которые впоследствии стали митохондриями.
Происхождение эукариотической клетки остается одной из главных загадок биологии. Долгое время господствовала модель, согласно которой анаэробная архея, жившая в бескислородных условиях, поглотила аэробную бактерию, ставшую впоследствии митохондрией.
Считается, что именно этот союз обеспечил предков эукариот энергией для создания цитоскелета и сложной системы внутреннего транспорта. Однако дефицит данных о диких асгард-археях мешал проверить, какими метаболическими способностями обладали эти микробы до начала симбиоза.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, проанализировали пробы морских осадков из залива Бохайвань у берегов Китая и глубоководного бассейна Гуаймас в Калифорнийском заливе. Ученые обработали 10 терабайт данных секвенирования и восстановили 869 метагеномно-собранных геномов асгард-архей. Это почти вдвое превышает объем всех накопленных ранее знаний об этой группе. Особое внимание ученые уделили классу Heimdallarchaeia и отряду Hodarchaeales, которые считаются наиболее близкими родственниками современных эукариот.
Чтобы определить функции обнаруженных белков, применили нейросеть AlphaFold2. Она предсказала трехмерную структуру ферментов и подтвердила их участие в энергетических процессах. Биологи также сопоставили генетические профили микробов с экологическими параметрами мест их обитания, чтобы выяснить, в каких условиях современные потомки архейного предка чувствуют себя лучше всего.
Анализ показал, что у группы Hodarchaeales присутствует полный набор генов для работы дыхательной цепи. Эти микробы способны самостоятельно синтезировать гем и нейтрализовать токсичные побочные продукты дыхания. Также в геномах нашли регуляторный белок CoxD, который у современных эукариот управляет сборкой дыхательных комплексов.
Выяснилось, что современные асгард-археи населяют не только лишенные воздуха глубоководные разломы, но и обычные прибрежные осадки с умеренным содержанием кислорода. Строение их мембранных гидрогеназ указывает на наличие субъединиц, которые повышают эффективность синтеза АТФ. Согласно молекулярным моделям, адаптация к кислороду в этой линии могла начаться за 50 миллионов лет до кислородной катастрофы, когда уровень O2 на планете стал расти из-за деятельности цианобактерий.
Результаты исследования означают, что архея-хозяин была метаболически сложнее и автономнее, чем предполагали ранние модели эукариогенеза. Кислородное дыхание, вероятно, появилось у предков эукариот еще на досимбиотической стадии. Высокая энергетическая отдача от использования кислорода послужила топливом для раннего усложнения клетки, а последующее поглощение митохондрии лишь усилило уже существующие аэробные возможности организма.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
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.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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