Расшифрован геном амёбы Naegleria, превращающейся в жгутиконосца
Учёные завершили секвенирование генома одноклеточного организма Naegleria gruberi. Это исследование проливает свет на ключевой эволюционный переход от прокариот к эукариотам, произошедший около 1,5 миллиардов лет назад.
Работу выполнили специалисты из Института совместного секвенирования генома (JGI) Министерства энергетики США, Калифорнийского университета в Беркли, Ланкастерского университета (Великобритания) и других учреждений. Результаты опубликованы 5 марта в журнале Cell.
Необычный жизненный цикл
Naegleria — обычная почвенная амёба (изолирована из грунта в эвкалиптовой роще кампуса UC Berkeley), обладающая тремя формами:
- Амёбоидная: охотится на бактерий.
- Жгутиковая: в условиях стресса за 1–2 часа отращивает два жгутика для активного плавания.
- Циста: покоящаяся форма для пережидания неблагоприятных условий.
«Это очень редкий процесс — превращение из амёбы в жгутиконосца», — отметил соавтор работы Саймон Прочник.
Результаты секвенирования
- Организм содержит 15 727 генов, кодирующих белки (для сравнения: у человека ~23 000).
- Большое число генов связано со сложным, свободноживущим образом жизни, в отличие от паразитов, которые утратили многие гены.
- Сравнение генома Naegleria с геномами 16 других эукариот (от человека и грибов до растений) позволило предположить, что у общего предка эукариот могло быть около 4000 генов — значительно больше, чем считалось ранее на основе сравнений, включавших паразитов.
«Теперь, когда наш анализ включает данные свободноживущих организмов, таких как Naegleria, мы видим, что у эукариотического предка, вероятно, было гораздо больше белков, чем мы думали», — пояснила первый автор статьи, аспирантка Лилиан Фриц-Лейлин.
Научная значимость
Эволюция движения: Naegleria использует две разные системы движения:
- Амёбоидное (псевдоподии): на основе белка актина.
- Жгутиковое: на основе тубулина (микротрубочек). Геном позволил идентифицировать гены, связанные с каждым типом подвижности, что помогает понять их эволюционное происхождение.
Метаболическая гибкость: Организм может получать энергию как с использованием кислорода (окисляя глюкозу, аминокислоты или жирные кислоты), так и в бескислородных условиях, возможно, с образованием водорода в качестве побочного продукта. Это адаптация к жизни в илистых почвах с периодическим недостатком кислорода.
Модель для изучения эукариогенеза: Naegleria относится к одной из шести основных групп эукариот. Её геном помогает реконструировать набор генов древнейшего эукариотического предка.
«Сравнивая разнообразные организмы, такие как Naegleria, со всех ветвей древа эукариот, мы можем начать понимать, откуда мы произошли», — заключила Фриц-Лейлин.