«Мы начинаем думать о происхождении эукариот как о медленном процессе роста близости — результат долгого медленного танца между царствами, а не быстрого свидания, как это изображается в учебниках», — говорит Мукунд Таттай из Национальный центр биологических наук Индии.Эукариотические клетки растений, животных и простейших заметно отличаются от клеток их одноклеточных прокариотических родственников, архей и бактерий. Эукариотические клетки намного больше и имеют значительно более сложную внутреннюю структуру, включая множество внутренних мембраносвязанных компартментов.Хотя ученые в целом согласны с тем, что эукариоты могут проследить свое происхождение до слияния архей и бактерий, существуют значительные разногласия по поводу того, как должны были выглядеть первый эукариот и его непосредственные предки.
Как объясняют в своей статье Таттай и его коллеги Базз Баум и Гаутам Дей из Университетского колледжа Лондона, эта неопределенность в значительной степени проистекает из отсутствия известных промежуточных звеньев, которые устраняют разрыв по размеру и сложности между прокариотическими предшественниками и эукариотами. В результате, говорят они, происхождение первой эукариотической клетки остается «одной из самых непреходящих загадок современной биологии».Ситуация начала меняться в прошлом году с открытием последовательностей ДНК для организма, которого никто никогда не видел живущим рядом с глубоководным отверстием на дне океана. Геном архея, известного как Lokiarchaeum (сокращенно «Локи»), содержит больше «белков сигнатур эукариот» (ESP), чем любой другой прокариот.
Важно отметить, что среди этих ESP есть белки (маленькие GTPases Ras / Arf-типа), критически важные для способности эукариот направлять трафик между всеми этими межклеточными компартментами.Авторы рассматривают имеющиеся данные, чтобы исследовать важный вопрос: как мог выглядеть архейный предок всех эукариот? «Если бы мы могли повернуть время вспять и заглянуть внутрь этой клетки, была бы ее клеточная организация похожа на архейную клетку или больше похожа на эукариотическую?» — говорит Дей.Как ближайший известный архейский родственник эукариот, Локи помогает ответить на этот вопрос.
Исследователи говорят, что ESP, обнаруженные в Loki, вряд ли будут работать так же, как и у эукаритоев. Это потому, что у Локи, похоже, нет ферментов, необходимых для ассоциации ESP с мембранами или ключевыми строительными блоками механизма мембранного транспорта.
«Однако, — говорит Баум, — геном можно рассматривать как« подготовленный »для эукариогенеза. С приобретением ряда ключевых генов и липидов от бактериального симбионта у клеток типа Локи появится возможность развить примитивную мембрану. механизмы незаконного оборота и разделение ".Исследователи предсказывают, что, когда Локи, наконец, будет изолирован или выращен, «он будет больше похож на архея, чем на протоэукариот, и не будет иметь внутренних отсеков или сети доставки пузырьков». Но его морфология и / или клеточный цикл могут иметь сложности, чаще связанные с эукариотами.
Баум и Дей говорят, что теперь они планируют изучить основную клеточную биологию родственных архей Sulfolobus acidocaldarius, впервые выделенных из кислого горячего источника в Йеллоустонском национальном парке.«Мы полагаем, что будет очень трудно разгадать тайны эукариогенеза без предварительного понимания биологии архейных клеток», — говорит Дей. «В настоящее время мы разрабатываем инструменты в лаборатории для изучения клеточного цикла и клеточной морфологии Sulfolobus на одноклеточном уровне под микроскопом.
Мы также хотели бы мельком увидеть Локи».