Исследователи из Тель-Авивского университета обнаружили микроскопическое животное, которое существует без кислорода. Уникальная особенность этого паразитического животного из класса миксозоа, дальнего родственника медузы, которое живет как паразит в теле лососевых рыб, была случайно обнаружена в результате исследования ДНК. До сих пор была известна только одна группа микроорганизмов, которые, как полагают, могут существовать без кислорода, и это предположение продолжает вызывать споры в научных кругах.
Исследователи до сих пор не смогли выяснить, как крошечный паразит может получать энергию без использования кислорода. Конечно, это открытие является замечательным примером того, как эволюция иногда может привести к развитию более простых организмов, в отличие от общего направления эволюции, которое делает организмы все более сложными. Работа, в которой были представлены столь сенсационные результаты, была опубликована на этой неделе в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Профессор Дорота Хушон из института зоологии и Музея естествознания имени Штайнхардта, научный руководитель этого исследования, говорит, что открытие произошло случайно. Ее группа изучала различные виды организмов, паразитирующих на рыбах. В рамках исследования она и ее коллеги, в том числе профессор Джерри Бартлоломью из Орегонского государственного университета и ученые из Канзасского университетаи и Национального центра научных исследований CNRS во Франции, составляли геномы различных паразитов. Среди прочих был геном паразита, который называется Henneguya salminicola.
Этот микроорганизм состоит из нескольких клеток (менее десяти), относится к типу стрекающих многоклеточных животных, к которому относятся также медузы. «К нашему удивлению, мы обнаружили, что у этого паразита вообще нет генов, связанных с процессом выработки энергии из кислорода — аэробным дыханием», — говорит Хушон. В целом, роль преобразования кислорода в энергию в клетках выполняет органеллы, называемые митохондриями.
Эти органеллы имеют свою собственную ДНК, которая отличается от основной, ядерной ДНК животных. Согласно господствующему сегодня предположению, митохондриальные органеллы развивались из бактерий, которые были поглощены клеткой миллиарды лет назад, обеспечивая клетке доступный источник энергии, который позволил развиваться более сложным организмам.
«Первоначально мы обнаружили, что у паразита нет митохондриальной ДНК, — говорит Хушон, — и я решила, что это ошибка. Но потом мы посмотрели на основную ДНК и обнаружили, что в ней все гены, ответственные за кодирование энзимов, связанных с митохондриальной репликацией, просто отсутствуют». Исследователь добавляет, что эта необычная особенность не могла быть обнаружена без расшифровки генома, потому что эти паразиты имеют митохондриально-подобные органеллы в своих клетках. «Вырожденные митохондрии, которые, возможно, выполняют другие функции митохондрий, такие как производство необходимых для жизни клетки веществ, но не вырабатывают энергию с помощью кислорода», — говорит она.
До сегодняшнего дня науке известны несколько видов амеб и одноклеточных грибов, которые существуют без кислорода. «Например, одноклеточный вид, который вызывает диарею и встречается в бескислородной среде в нашем кишечнике», — рассказывает Хушон. Однако все эти виды принадлежат к царствам бактерий или грибов, но не к животному миру.
Только небольшое количество микроорганизмов, которые обитают на морском дне и принадлежат к классу лорициферы (loriscifera), имеют, по мнению некоторых ученых, способность обходиться совсем без кислорода. И это было установлено на основе анализа их жизненного цикла, ведь они обитают на глубине более трех километров, где нет кислорода. «Но до настоящего времени геномы этих существ не были расшифрованы, поэтому другие ученые утверждают, что речь на самом деле идет о скелетах микроорганизмов, которые когда-то жили в нормальной среде, где присутствует кислород, а после смерти опустились на дно», — объясняет исследователь.
«Наше открытие показывает, что аэробное дыхание, один из важнейших метаболических процессов, не является обязательным для всего живого», — пишут исследователи в статье. Хушон также объясняет, что изучение крошечного паразита в целом и открытие того, что его предки утратили способность производить энергию при помощи кислорода, в частности, является замечательным примером того, как эволюция может идти и в сторону упрощения организма.
Миксозоа являются паразитическими животными, и одним из наиболее важных факторов в эволюционном успехе этой группы паразитов является способность быстро распространиться по организму хозяина. «Следовательно, чем меньше их геном, тем быстрее они могут его реплицировать», — объясняет Хушон. По этой причине животное-паразит постепенно теряет большую часть характерных систем животного, таких как мышцы или нервная система. «И если паразиты, живущие в тканях рыб без доступа к кислороду, находят какой-то способ (нами пока не раскрытый) получать энергию прямо из клеток рыбы-хозяина, то им совершенно незачем сохранять гены, связанные с аэробным дыханием», — заключает она. Позже, по словам ученой, она надеется выяснить, как крошечный паразит может получать энергию, которая ему нужна.
На практическом уровне, добавляет она, в настоящее время нет известных методов лечения повреждений, которые наносят паразиты миксозоа своим хозяевам-рыбам. Возможно, понимание механизма, при помощи которого паразит продолжает существовать, поможет разработать методы лечения, которые потом можно будет применять в рыбном хозяйстве.
Асаф Ронэль, «ХаАрец» Ц.З. Фотоиллюстрация: Pixabay
Иллюстрация: hightech.plus
https://detaly.co.il/izrailskie-uchenye-obnaruzhili-zhivotnoe-kotoromudesktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2Fnews
