Исследователи обнаружили новую архею в симбиотических отношениях в морской микробной системе, которая демонстрирует экстремальную редукцию генома, имея сильно урезанный геном всего в 238 кбн и имеет экстремальный функциональный уклон в сторону обработки генетической информации. Ее геном в первую очередь кодирует механизмы для репликации, транскрипции и трансляции ДНК. У нее отсутствуют почти все метаболические пути, поэтому она демонстрирует полную метаболическую зависимость от хозяина. Временно названная Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, она по сути является клеточной сущностью, сохраняющей только свое репликативное ядро и эволюционировавшей, чтобы приблизиться к вирусному способу существования. Поскольку Sukunaarchaeum mirabile выступает в качестве связующего звена между клеточными сущностями и вирусами, это открытие заставляет задуматься о минимальных требованиях клеточной жизни.
Динофлагелляты — это группа эукариотических одноклеточных водорослей, имеющих два разных жгутика. Они в основном являются морским планктоном и, как известно, поддерживают симбиотические микробные сообщества.
В недавнем исследовании была проведена амплификация генома одной клетки бактерий, связанных с динофлагеллятами. Кифарист регюс выявили наличие крайне необычной кольцевой последовательности 238 кб с низким содержанием GC (гуанин-цитозин) 28.9%. Было обнаружено, что последовательность представляет собой полный геном прокариота. Дальнейший анализ показал, что организм, несущий этот геном, является археей. До сих пор наименьшим известным полным геномом археи является геном 490 кб Наноархеи эквитаны. Геном археи, обнаруженный в этом исследовании, меньше половины этого размера, однако он оказался весьма полным. Дальнейшее исследование подтвердило, что он действительно представляет собой полный геном археи и был назван Candidatus Sukunaarchaeum mirabile.
Недавно обнаруженный археон Приблизительно Sukunaarchaeum mirabile демонстрирует экстремальную редукцию генома, имея сильно урезанный геном всего в 238 кб (для сравнения, размер генома типичных архей составляет около 0.5–5.8 Мб, в то время как размер генома вирусов варьируется от 2 кб до более 1 Мб). Кроме того, также обнаружено, что он имеет экстремальный функциональный уклон в сторону обработки генетической информации. Он в первую очередь кодирует механизмы репликации, транскрипции и трансляции ДНК. У него отсутствуют почти все метаболические пути, поэтому он демонстрирует полную метаболическую зависимость от хозяина.
Приблизительно Sukunaarchaeum mirabile напоминает вирусы, имея минимальный геном, предназначенный для генетического самосохранения и абсолютной зависимости от хозяина, вызванной метаболическим снижением. Однако, в отличие от вирусов, Sukunaarchaeum mirabile обладает собственным основным транскрипционным и трансляционным аппаратом и рибосомами. Он не лишен основных генов репликативного аппарата и не зависит от хозяина в этом. Это ключевое различие между клеточными образованиями и вирусами. Sukunaarchaeum mirabile по сути своей является клеточным образованием, сохранившим только свое репликативное ядро, которое эволюционировало, приближаясь к вирусному способу существования.
С Sukunaarchaeum mirabile Это открытие, выступающее связующим звеном между клеточными образованиями и вирусами, заставляет задуматься о минимальных требованиях клеточной жизни.
Ссылки:
- Харада Р., и др. 2025. Клеточная сущность, сохраняющая только свое репликативное ядро: Скрытая архейная линия с ультраредуцированным геномом. Препринт на bioRxiv. Представлено 02 мая 2025 г. DOI: https://doi.org/10.1101/2025.05.02.651781
Статьи по теме:
- Клетки с синтетическим минималистичным геномом претерпевают нормальное деление клеток (5 Апрель 2021)
- Эукариоты: история их архейного происхождения (31, декабрь 2022)
