У знаменитой группы архей нашли клеточные структуры, которые должны помогать им манипулировать собственной мембраной.

Асгардские микробы — это группа архей, обнаруженных в северных водах Атлантического океана. Поскольку система гидротермальных источников, где их обнаружили, называется «Замком Локи», микробов назвали именами разных скандинавских богов, обитающих в Асгарде. Это были бы просто ещё одни новооткрытые археи, если не одна особенность: у них нашлись гены, которые позволяют манипулировать собственной клеточной мембраной, делать на ней впячивания и выпячивания — никакие другие бактерии и археи так делать не умеют. Почему это важно? Потому что, как считается, третий домен жизни, эукариоты, к которым относятся растения, животные, грибы и много кто ещё, образовался от двух других доменов — бактерий и архей, когда в какой-то древней архее появилась древняя бактерия-сожитель. Из сожителя, как считается, впоследствии получились митохондрии — энергетические органеллы эукариотических клеток, которые добывают энергию намного эффективнее, чем отдельные бактерии и археи. Как говорят, эукариоты появились в результате эндосимбиоза.

Асгардская бактерия Lokiarchaeum ossiferum под электронным микроскопом. (Фото: University of Vienna)

Но чтобы одна клетка поселилась в другой, другая должна её как-то захватить, а для этого «принимающая сторона» должна выпятить свою мембрану и, управляя выпячиваниями, окружить «контрагента». Как было сказано, ни у каких других архей, кроме асгардских, такой способности нет, поэтому они привлекли такое внимание: они могли многое рассказать о том, как на земле появились эукариоты. Шевелить мембраной эукариотам помогает актин — один из главных белков цитоскелета, и у асгардцев обнаружились гены белка, очень похожего на этот самый актин. Есть у них и другие гены, необходимые для мембранных движений, и есть ещё ряд «эукариотоподобных» генов — если асгардцы (или кто-то вроде них) действительно был предком эукариот, то эукариотические клетки могли получить эти гены по наследству. Вообще по анализу генов получалось, что эукариоты, по-видимому, сформировались как отдельный кластер уже внутри асгардцев.

Но одно дело — показать наличие тех или иных генов, и совсем другое — показать, что они работают, причём работают именно так, как и предполагается. Более того, даже если мы увидим на клетках асградских архей какие-то выпячивания (а они у них есть, и довольно длинные), то это всё равно не будет должным доказательством того, что они умеют манипулировать собственной мембраной, подобно эукариотам. Тут нужно показать, что в выпячиваниях есть соответствующие молекулярные структуры, что цитоскелетный актин, или белок, очень похожий на актин, складывается в цитоплазме архей в такие же структуры, что и в эукариотической клетке.

Мембранные «щупальца» археи Lokiarchaeum ossiferum в срезе под электронным микроскопом (слева) и в виде адаптированной иллюстрации, на которой оранжевым цветом показаны актиновые цитоскелетные нити-филаменты, которые должны поддерживать выпячивания мембраны. Иллюстрация: Christa Schleper et al., Nature, 2022.

Чтобы всё это показать, асгардских архей нужно вырастить в большом количестве, чтобы можно было отправить их на электронный микроскоп. На то, чтобы научиться их выращивать, ушло несколько лет. И вот сейчас в Nature выходит статья, в которой сотрудники Венского университета вместе с коллегами из Швейцарии и Германии пишут, что у них всё получилось — то есть они разглядели в электронный микроскоп цитоскелетные структуры в мембранных выпячиваниях асгардских микробов. Исследователи работали с Lokiarchaeum ossiferum — это ещё один вид архей, отличающийся от прочих и выловленный на побережье Адриатического моря. Когда его выращивали в лабораторной культуре, с ним вместе росла пара других, неасгардских микробов, и у тех, кто работал с электронно-микроскопическими изображениями, ушло 36 часов на то, чтобы определить на них всего лишь 17 экземпляров L. ossife.

Некоторые специалисты сомневаются, что эукариоты произошли именно от микробов-асгардцев. Но, так или иначе, цитоскелет, который поддерживает у асгадцев мембранные пузыри и «щупальца», заодно поддерживает и гипотезу, что у архей в принципе была возможность захватить бактерию извне и поселить её на тех или иных условиях у себя внутри. Ну а были ли то асгардцы или какие-то другие археи, предстоит ещё выяснить.