Жизнь, но не такая, как мы её знаем

Исследователи из Ноттингемского университета обнаружили, что примитивная форма жизни, обитающая в некоторых из самых суровых сред на Земле, способна обходить нормальные процессы репликации и размножаться «чёрным ходом».

Исследование, опубликованное в журнале Nature, сосредоточено на Haloferax volcanii — представителе семейства одноклеточных организмов архей, которые до недавнего времени считались типом бактерий.

Это открытие может дать новое понимание того, как дефектные клетки могут бесконтрольно размножаться при таких заболеваниях, как рак.

Неожиданное открытие

Учёные показали, что у некоторых организмов точки начала репликации — генетические переключатели, контролирующие копирование ДНК, — не только не обязательны, но клетки фактически растут быстрее, когда эти точки отсутствуют.

Археи образуют одну из трёх основных ветвей жизни наряду с бактериями и эукариотами (многоклеточные организмы, включая людей). На генетическом уровне археи оказались ближе к эукариотам, чем к бактериям. Изучаемый солелюбивый Haloferax volcanii происходит из Мёртвого моря.

Фундаментально для жизни?

Для размножения всем формам жизни необходимо скопировать свою ДНК перед делением клетки. У эукариот, включая человека, устранение точек начала репликации останавливает копирование и ведёт к гибели клетки.

Однако исследование показало, что Haloferax volcanii способен спонтанно запускать цепную реакцию репликации по всей хромосоме, даже когда его точки начала репликации удалены. Более того, археи без хромосомных точек начала росли почти на 10% быстрее.

Клетки инициируют этот процесс, используя форму репарации (починки) ДНК, существующую у всех организмов, но «перехватывая» её для другой цели. Это позволяет запустить репликацию одновременно в нескольких участках хромосомы.

«Эгоистичный ген»

Учёные полагают, что точки начала репликации у этого организма могут быть примером «эгоистичного гена» — они выгодны самим себе, получая шанс на постоянное копирование, но не дают преимущества организму-хозяину.

Для человека критически важно регулировать процесс репликации ДНК, чтобы хромосомы копировались только один раз перед делением клетки. Нарушение этого контроля ведёт к генетическим заболеваниям, включая рак.

Когда развиваются раковые клетки, они больше не регулируют копирование своего генома. Потеря контроля приводит к тому, что раковые клетки создают более двух копий своих хромосом, что сходно с наблюдениями учёных за Haloferax volcanii.

Учёные считают, что раковые клетки возвращаются к более примитивному состоянию без этих форм контроля, что и делает их похожими на Haloferax volcanii. Ещё одна черта раковых клеток — более быстрый рост, что также аналогично наблюдениям: при отсутствии нормальных проверок и балансов может происходить нерегулируемый ускоренный рост.

Понимание этого механизма в будущем может дать представление о том, как раковые клетки ускользают от нормальной регуляции, и даже выявить новые мишени для их уничтожения без вреда для здоровых клеток.