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 В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
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