Предки бактерий легионеллы заражали клетки два миллиарда лет назад

Исследователи из Уппсальского университета обнаружили, что предки бактерий легионеллы заражали эукариотические клетки уже два миллиарда лет назад. Это произошло вскоре после того, как эукариоты начали питаться бактериями. Эти результаты, описанные в новом исследовании, опубликованном в Molecular Biology and Evolution, также вносят вклад в дискуссию "что было раньше" о том, что появилось первым: митохондрии или фагоцитоз.

"Наше исследование может помочь понять, как возникают вредоносные бактерии и как сложные клетки эволюционировали из более простых", — говорит Лионель Гай, доцент эволюционной микробиологии.

Два миллиарда лет назад предки бактерий легионеллы уже обладали способностью избегать переваривания эукариотами. Вместо этого они начали использовать эукариотические клетки — сложные клетки с ядром, из которых состоят амёбы, грибы и люди — для размножения.

Бактерия легионелла, вызывающая болезнь легионеров, принадлежит к большой группе бактерий Legionellales. Все бактерии Legionellales могут заражать эукариотических хозяев: амёб, насекомых или наши собственные клетки.

"Мы обнаружили, что предок всей группы жил около двух миллиардов лет назад, в то время, когда эукариоты всё ещё формировались, эволюционируя из простых клеток в сложную структуру", — говорит Андрей Гуляев. "Мы считаем, что Legionellales были одними из первых, кто заражал эукариотические клетки".

Первый шаг заражения — поглощение бактерии эукариотическим хозяином (например, амёбой) через процесс фагоцитоза. Следующим шагом должно быть переваривание бактерии. Однако у легионеллы есть молекулярные инструменты, которые предотвращают переваривание и позволяют ей использовать амёбу как источник энергии для размножения.

Исследование показывает, что все Legionellales имеют такие же молекулярные инструменты, как и легионелла. Это говорит о том, что способность заражать эукариоты уже существовала у общего предка всех Legionellales. Это означает, что фагоцитоз как минимум так же стар, как и Legionellales — ему 2 миллиарда лет.

Это имеет значение для горячих дебатов в эволюционной биологии о том, как возникли эукариоты. Что было раньше? Митохондрии, которые произошли от другой группы бактерий и стали энергетическими фабриками наших клеток? Или фагоцитоз, который считается необходимым для поглощения митохондрий, но очень энергозатратен?

"Некоторые исследователи полагают, что митохондрии были необходимы для обеспечения фагоцитоза энергией. Но наши результаты предполагают, что фагоцитоз был первым — 2 миллиарда лет назад — а митохондрии появились позже", — говорит Лионель Гай.