Вчені знайшли тварину, якій не потрібен кисень для виживання

Деякі істини про Всесвіт і наш досвід у ньому здаються незмінними. Небо вгору. Гравітація відстій. Ніщо не може подорожувати швидше за світло. Для існування багатоклітинного життя потрібен кисень. За винятком того, що нам, можливо, доведеться переосмислити останнє.

У 2020 році вчені виявили медузоподібного паразита, який не має мітохондріального генома – перший багатоклітинний організм з такою відсутністю. Це означає, що він не дихає; фактично, він живе своїм життям повністю вільним від кисневої залежності. Це відкриття не лише змінює наше розуміння того, як може функціонувати життя тут, на Землі, – воно також може мати наслідки для пошуку позаземного життя.

Життя почало розвивати здатність метаболізувати кисень, тобто дихати, приблизно 1,45 мільярда років тому. Більший археон поглинув меншу бактерію, і якимось чином новий будинок бактерії був вигідним для обох сторін, і вони залишилися разом. Цей симбіотичний зв’язок призвів до спільної еволюції двох організмів, і зрештою ті бактерії, які влаштувалися всередині, стали органелами, які називаються мітохондріями. Кожна клітина вашого тіла, крім еритроцитів, має велику кількість мітохондрій, і вони необхідні для процесу дихання.

Вони розщеплюють кисень, утворюючи молекулу під назвою аденозинтрифосфат, яку багатоклітинні організми використовують для живлення клітинних процесів. Ми знаємо, що існують адаптації, які дозволяють деяким організмам процвітати в умовах низького вмісту кисню або гіпоксії. У деяких одноклітинних організмів розвинулися пов’язані з мітохондріями органели для анаеробного метаболізму; але можливість існування виключно анаеробних багатоклітинних організмів була предметом деяких наукових дискусій.

Так було до тих пір, поки група дослідників під керівництвом Даяни Яхаломі з Тель-Авівського університету в Ізраїлі не вирішила ще раз поглянути на поширеного паразита лосося під назвою Henneguya salminicola. Це кнідарія, що належить до того ж типу, що й корали, медузи та анемони. Незважаючи на те, що цисти, які він створює в тілі риби, непривабливі, паразити не шкідливі та житимуть з лососем протягом усього його життєвого циклу.

Захована всередині свого хазяїна, крихітна кнідарія може вижити в досить гіпоксичних умовах. Але як саме це робиться, важко дізнатися, не дивлячись на ДНК істоти – тож саме це зробили дослідники. Вони використали глибоке секвенування та флуоресцентну мікроскопію для ретельного вивчення H. salminicola та виявили, що він втратив свій мітохондріальний геном. Крім того, він також втратив здатність до аеробного дихання та майже всіх ядерних генів, залучених до транскрипції та реплікації мітохондрій.

Подібно до одноклітинних організмів, у нього розвинулися пов’язані з мітохондріями органели, але вони теж незвичайні – у них є складки у внутрішній мембрані, які зазвичай не видно. Ті самі методи секвенування та мікроскопічні методи для близькоспорідненого паразита кнідарійних риб, Myxobolus squamalis, використовували як контроль, і чітко показали мітохондріальний геном.

Ці результати показали, що тут, нарешті, є багатоклітинний організм, якому не потрібен кисень для виживання.

Хоча H. salminicola все ще залишається загадкою, втрата цілком узгоджується із загальною тенденцією цих істот – генетичним спрощенням. За багато-багато років вони фактично перетворилися з вільноживучого предка медузи в набагато простішого паразита, якого ми бачимо сьогодні.

Вони втратили більшу частину початкового генома медузи, але зберегли – як не дивно – складну структуру, що нагадує жалячі клітини медузи. Вони використовують їх не для того, щоб жалити, а щоб чіплятися за своїх господарів : еволюційна адаптація від потреб вільноживучих медуз до потреб паразита. Ви можете побачити їх на зображенні вище – це речі, схожі на очі.

Відкриття може допомогти рибальству адаптувати свої стратегії боротьби з паразитом; хоча він нешкідливий для людей, ніхто не хоче купувати лосося, пронизаного крихітними дивними медузами. Але це також неймовірне відкриття, яке допомагає нам зрозуміти, як влаштовано життя.

«Наше відкриття підтверджує, що адаптація до анаеробного середовища властива не тільки одноклітинним еукаріотам, але й у багатоклітинних тварин-паразитів», — пояснили дослідники у своїй статті, опублікованій у лютому 2020 року.

«Отже, H. salminicola дає можливість зрозуміти еволюційний перехід від аеробного до виключно анаеробного метаболізму». Дослідження опубліковано в PNAS.