Учёные открыли древний симбиоз животных и бактерий

В морских мелководных песчаных грунтах, выглядящих на поверхности пустынными, в интерстициальном пространстве между песчинками процветает разнообразная фауна. Одним из самых странных её представителей является Paracatenula — безротый и лишённый кишечника плоский червь длиной в несколько миллиметров, встречающийся от тропических океанов до Средиземного моря. Исследование этих червей, проводимое под руководством Йорга Отта на кафедре морской биологии Венского университета при поддержке Австрийского научного фонда (FWF), принесло неожиданные результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Симбионты Paracatenula — альфа-протеобактерии "Riegeria"

Разгадка того, как черви получают пищу без рта и кишечника, оказалась в симбиозе с внутриклеточными бактериями, окисляющими восстановленные соединения серы. Энергия этого химического процесса используется симбионтами для фиксации неорганического углерода в биомассу — подобно тому, как растения используют солнечный свет.

Ключевым открытием текущего исследования стало то, что симбионты Paracatenula действительно являются сероокисляющими бактериями, но принадлежат к классу Альфа-протеобактерий. Ранее подобные симбиотические ассоциации у животных были известны только для бактерий классов Гамма- и Эпсилон-протеобактерий. К альфа-протеобактериям также относятся митохондрии, азотфиксирующие клубеньковые бактерии бобовых растений и некоторые опасные патогены.

Симбионты, названные "Riegeria", живут в специализированных клетках-бактериоцитах и составляют до 50% от общей ткани червя — значительно больше, чем в любых других известных симбиозах животных с бактериями.

Симбиозу Paracatenula-Riegeria 500 миллионов лет

На основе генетических последовательностей симбионтов учёные оценили возраст этого симбиоза примерно в 500 миллионов лет, что делает его древнейшей из известных ассоциаций животных и бактерий.

Сравнение филогенетических деревьев хозяев и симбионтов показало ещё одну важную деталь: черви передавали своих симбионтов потомству в каждом поколении без каких-либо замен в течение последних 500 миллионов лет. Механизм этой стабильной передачи симбионтов является предметом текущих исследований в лаборатории Йорга Отта.