Современная научная модель происхождения эукариот — клеток, из которых состоят все многоклеточные организмы, включая людей, — может быть существенно пересмотрена. Международная группа учёных установила, что наши предки сформировались не в результате одного акта поглощения бактерии археей, а прошли через множество волн генетического обмена между различными формами жизни.
Результаты масштабного исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature.
Согласно устоявшейся теории, около двух миллиардов лет назад архея поглотила альфапротеобактерию, которая впоследствии стала митохондрией — «энергетической станцией» клетки. Однако новый генетический анализ показывает, что этот процесс был гораздо более сложным и многогранным.
Исследователи провели детальную реконструкцию генома последнего общего предка всех современных эукариот (LECA). Для точности анализа они использовали образцы из различных ветвей древа жизни, избегая перекоса в сторону хорошо изученных видов, таких как животные. После многократных проверок с разными массивами данных картина стала проясняться.
Изображение сгенерировано: Nano Banana
Реконструкция показала, что общий предок эукариот был удивительно развитым организмом. Он уже обитал в кислородной среде, обладал механизмами копирования ДНК, синтеза РНК, расщепления белков и внутриклеточными транспортными системами. Все эти ключевые атрибуты «сложной жизни» возникли до того, как эукариоты разделились на грибы, растения и животных.
Хотя около трети генов оказались уникальными для эукариот, остальные позволили проследить их происхождение:
- Археи группы Asgard: подтверждённый статус ближайших родственников эукариот.
- Альфапротеобактерии: предки митохондрий.
- Planctomycetota и Myxococcota: эти две группы бактерий внесли вклад, сопоставимый с митохондриальным.
- Гигантские вирусы: неожиданно их генетический след оказался значительнее, чем вклад отдельных бактериальных линий.
Источник: Mark Garlick / Science Photo Library
Анализ также позволил хронологически восстановить процесс. Изначально доминировали археи, затем последовала интенсивная волна бактериальных генов ещё до появления митохондрий. После «приручения» митохондрий произошла ещё одна масштабная передача генетического материала от других бактерий.
Авторы исследования полагают, что эукариоты зародились внутри плотных микробных сообществ. В таких условиях разные виды сосуществовали длительное время, обмениваясь веществами и генами. Учёные не исключают, что в процессе эволюции могли происходить и другие случаи эндосимбиоза, которые не сохранились в виде полноценных структур, но оставили свои гены в «наследстве» будущих сложных клеток.
Данная работа не опровергает теорию симбиотического происхождения митохондрий, но дополняет её: эволюция от простых прокариот к эукариотам оказалась длительным процессом постепенного накопления генетического опыта, полученного от множества различных форм жизни, обитавших на древней Земле.
