Геном амёбы показывает эволюцию сложной жизни
Амёба с «раздвоением личности» даёт биологам ключи к пониманию происхождения организмов — от грибов до людей — и проливает свет на то, как эволюционировали сложные организмы.
«Мы склонны считать протистов (одноклеточные организмы) "простыми", а людей — "сложными". Но геном Naegleria показывает нам, что большая часть этой сложности возникла очень рано в эволюции», — сказал Скотт Доусон, доцент микробиологии в Калифорнийском университете в Дэвисе.
Доусон — старший автор статьи с анализом генома Naegleria gruberi, опубликованной в мартовском номере журнала Cell. Команда также включала аспирантов Калифорнийского университета в Дэвисе Майкла Сиприано и Джонатана Фам. Доусон первоначально предложил N. gruberi в качестве кандидата для секвенирования генома ещё в 2004 году, будучи постдокторантом в Калифорнийском университете в Беркли.
N. gruberi ползает в иле как амёба, но когда пища заканчивается, она отращивает два жгутика и быстро уплывает. Она также может превращаться в твёрдую устойчивую цисту, чтобы переждать плохие условия.
Большинство предыдущих попыток секвенировать геномы простейших были сосредоточены на паразитических организмах, таких как малярийный плазмодий.
«Поскольку она свободноживущая, она может рассказать нам многое о ранней жизни — у неё есть гены, чтобы делать все эти разные вещи», — сказал Доусон.
Анализ показывает, что у N. gruberi 15 727 генов, кодирующих белки, по сравнению с примерно 23 000 у человека. С этими генами организм может питаться и размножаться, ползать или плавать, жить с кислородом или без него, и организовывать себя внутренне почти так же, как человеческая клетка.
Тело человека также включает клетки, которые могут ползать (например, лейкоциты) или иметь жгутики (например, сперматозоиды), хотя ни одна клетка не делает и то, и другое. Таким образом, люди также несут оба набора генов, как и общий предок, которого мы разделяем с N. gruberi.
Исследователи сравнили геном N. gruberi с широким спектром других эукариот — организмов, которые отделяют свою ДНК от остальной части клетки, — включая зелёные растения, грибы, людей и другие одноклеточные организмы. Они обнаружили набор из около 4000 генов, которые можно проследить до единого предка более миллиарда лет назад. Многие из этих генов не имеют известной функции.
«Там много неоткрытой биологии», — сказал Доусон.
N. gruberi безвредна для человека, но у неё есть родственник — Naegleria fowleri, который живёт в мутной воде и может — в редких случаях — проникнуть через нос и разрушить мозг.
Секвенирование было проведено в Объединённом институте генома Министерства энергетики США в Уолнат-Крик. Первыми авторами статьи в Cell выступили Лилиан Фриц-Лейлин (Калифорнийский университет в Беркли) и Саймон Прочник (Объединённый институт генома).