Происхождение эукариот было «долгим, медленным танцем», а не быстрым слиянием

Согласно новой гипотезе, молекулярные механизмы, необходимые для эукариотической жизни, вероятно, были постепенно заимствованы у более простых предков в течение длительного времени, а не возникли в результате быстрого слияния.

Проблема «недостающего звена»

Эукариотические клетки (растений, животных, грибов) сильно отличаются от прокариот (архей и бактерий) размерами и сложностью внутренних мембранных компартментов. Хотя предком эукариот считается симбиоз археи и бактерии, отсутствие известных промежуточных форм делает это происхождение «одной из самых устойчивых загадок в современной биологии».

Ключ от «Локи»

Ситуация изменилась с открытием генома археи Lokiarchaeum («Локи»), найденной у глубоководного гидротермального источника. Её геном содержит рекордное количество эукариотических сигнатурных белков (ESP), включая малые GTPазы (Ras/Arf-типа), критически важные для внутриклеточного транспорта у эукариот.

«Приготовленный» к эволюции геном

Исследователи полагают, что у «Локи» эти ESP, вероятно, ещё не функционируют как у эукариот, так как у неё нет необходимых ферментов и липидов. Однако её геном можно считать «приготовленным» для эукариогенеза.

«С приобретением нескольких ключевых генов и липидов от бактериального симбионта клетки типа "Локи" могли бы развить примитивный мембранный транспорт и компартментализацию», — говорит Баз Баум.

Ожидается, что при культивировании «Локи» будет выглядеть как архея, без внутренних компартментов, но, возможно, со сложностями в морфологии или клеточном цикле, более характерными для эукариот.

Будущие исследования

Учёные планируют изучать клеточную биологию родственной археи Sulfolobus acidocaldarius, чтобы понять основы архейной биологии, без которых «будет очень сложно раскрыть тайны эукариогенеза».