Исследование существования жизни при 50°C
На Земле насчитывается около 8,7 миллионов видов эукариот — организмов, чьи клетки содержат ядро и другие мембранные органеллы. Хотя к эукариотам относятся знакомые животные и растения, они представляют лишь две из более чем шести основных групп. Основную часть эукариотического разнообразия составляют одноклеточные микроорганизмы — протисты.
Изучение протистов позволяет понять эволюционные процессы, сформировавшие разнообразие и сложность эукариотической жизни и приведшие к таким инновациям, как многоклеточность.
Учёные из Департамента биологии Колледжа искусств и наук Сиракузского университета исследуют протистов, обитающих в одних из самых суровых сред на Земле: чрезвычайно горячих и кислых геотермальных озёрах.
Команда под руководством доцента Анжелы Оливерио недавно вернулась из Национального парка Лассен-Волканик в Калифорнии, где находится крупнейшее геотермальное озеро США.
«Это озеро является кислотно-сульфатным, нагреваемым паром, что означает, что оно одновременно очень горячее (~52°C) и кислое (pH ~2), — говорит Оливерио. — Это делает его уникальной средой для изучения полиэкстремофилов — организмов, адаптировавшихся к двум или более экстремальным условиям: в данном случае высокой температуре и низкому pH».
В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда создала базу данных предыдущих работ по поиску микробной эукариотической жизни в экстремальных средах. Они проанализировали, какие эукариотические линии чаще обнаруживались в схожих условиях.
«Мы обнаружили, что несколько линий амёб часто встречались в средах с чрезвычайно высокой температурой, — говорит Оливерио. — Это говорит о том, что изучение этих линий может дать важное представление о том, как эукариотические клетки адаптируются к жизни в экстремальной жаре».
Согласно Оливерио, одно исследование лаборатории Гордона Вульфа показало, что амёба T. thermoacidophilus была весьма обильна в геотермальном озере парка Лассен. Однако геномных данных об этом организме не существует. Определение того, как этот вид адаптировался, может расширить понимание того, какие среды во Вселенной можно считать пригодными для жизни.
Этим летом Оливерио и исследователь Ханна Раппапорт отправились в парк Лассен, чтобы узнать больше об этом протисте и найти других экстремофильных эукариот. На озере команда использовала длинный шест с прикреплённой литровой бутылкой для забора проб — задача непростая, учитывая, что вода горячее 100°F (~38°C). Пробы были доставлены в лабораторию Оливерио в Сиракузах. Команда сейчас занимается выделением отдельных клеток для секвенирования генома и изучением амёб с помощью микроскопии.
Хотя многое об адаптации эукариот к экстремальным условиям остаётся неизвестным, Оливерио надеется, что это исследование поможет заполнить пробелы.
«Мы подозреваем, что есть что-то особенное в амёбоидной форме, что позволяет этим эукариотическим линиям сохраняться, но механизм остаётся неизвестным, — говорит она. — Основываясь на наших исследованиях, мы предполагаем, что горизонтальный перенос генов (перемещение генетической информации между организмами) от бактерий и редукция генома (удаление ненужных генов) наряду с экспансией особенно полезных семейств генов могут быть некоторыми из способов, с помощью которых протисты приобрели инструментарий для выживания в экстремальных условиях».
Оливерио отмечает, что геномные данные команды внесут важный недостающий вклад в реконструкцию древа жизни и углубят понимание распределения и эволюции жизни на Земле.