Обитатель Мертвого моря подсказал, какой может быть жизнь на других планетах
Международная группа ученых из Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии и Института исследований белков Российской академии наук изучила, как одноклеточная архея Haloarcula marismortui умудряется активно двигаться в экстремальных условиях Мертвого моря. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Жизнь в убийственной среде
Мертвое море — одно из самых негостеприимных мест на Земле. Концентрация соли здесь превышает 30%, а температура воды колеблется от +10 до +50 °C. Для большинства живых организмов такая среда смертельна: высокая вязкость сильно затрудняет движение, а соль разрушает белки. Тем не менее, H. marismortui прекрасно себя чувствует в этих условиях и даже активно плавает.
Уникальный двигатель
Чтобы перемещаться в такой густой, соленой воде, архее нужна особая система движения. Ученые с помощью криоэлектронной микроскопии высокого разрешения подробно изучили архейные нити — длинные, хвостообразные структуры, которые отходят от клетки. Эти нити (их также называют археллум) работают как жгутики: они вращаются благодаря специальному белковому мотору, встроенному в мембрану.
Главное открытие — у H. marismortui эти нити имеют уникальную внешнюю оболочку, которую раньше не находили ни у одной другой археи. Эта оболочка придает нити дополнительную жесткость и прочность, что крайне важно для эффективного плавания в вязкой соленой воде.
Два типа нитей для разных условий
Исследователи обнаружили, что архея может производить два разных типа нитей — ArlA2 и ArlB. Они отличаются строением внешней оболочки. ArlB-нить более прочная и лучше приспособлена к экстремально высоким концентрациям соли и низким температурам. ArlA2, напротив, более универсальна и работает в более широком диапазоне условий.
«Хотя мы, люди, можем не замечать существенной разницы при плавании в условиях высокой концентрации соли, для одноклеточного организма подвижность значительно затрудняется, поскольку окружающая среда становится более вязкой. Эти археи имеют уникальную структуру внешней оболочки в своих нитях, ранее не встречавшуюся ни у одной другой археи. Мы считаем, что это сделано для придания жесткости и прочности нити, чтобы помочь им лучше плавать в вязких условиях», — объяснил первый автор исследования доктор Владимир Мещеряков
Конвергентная эволюция
Интересно, что похожие внешние оболочки на жгутиках уже давно известны у бактерий. Хотя археи и бактерии разошлись в эволюции около 4 миллиардов лет назад, они независимо друг от друга пришли к очень похожему инженерному решению. Это классический пример конвергентной эволюции.
«Подобные исследования могут помочь нам получить новые знания о том, как развивается и адаптируется жизнь, — отметил соавтор работы профессор Маттиас Вольф. — Если однажды мы обнаружим жизнь на других планетах, это, вероятно, будут существа, похожие на этих архей, со специфическими адаптациями, разработанными для выживания в экстремальных условиях».
Изучение организмов, обитающих в экстремальных условиях, помогает лучше понять границы возможного для жизни. Кроме того, такие исследования расширяют наши представления о том, как могут выглядеть внеземные формы жизни и как древние механизмы адаптации работают на молекулярном уровне.
