Как на самом деле возникли сложные клетки: исследование Nature переписывает историю эукариогенеза

• Myxococcota — эти бактерии оставили заметный след в генах, связанных с метаболическими функциями, особенно с процессами формирования липидов и клеточных мембран . Сами по себе миксококки известны как «плодоносящие скользящие бактерии», способные образовывать сложные многоклеточные структуры .
• Planctomycetota — группа, знаменитая своим уникальным внутренним компартментированием, которое отдаленно напоминает органеллы эукариот . Планктомицеты относятся к супертипу PVC и обладают рядом признаков, делающих их крайне интересными для понимания эволюции клеточной сложности .

«Долгое время мы объясняли происхождение эукариотической клетки как слияние двух партнеров, — пояснил доктор Габальдон. — Наше исследование предполагает, что это повествование неполно и что на сцене было больше актеров, включая другие бактериальные группы и гигантские вирусы, которые, возможно, способствовали обмену генами» .

Поэтапная сборка, а не одномоментный взрыв

Анализ также показал, что генетические «вливания» происходили не хаотично, а в определенной последовательности :

1. Наиболее древний сигнал связан с бактериями типа Planctomycetota.
2. Позднее, практически одновременно, свои гены в общий котел внесли Myxococcota и предок митохондрии.

Такая ступенчатая хронология подтверждает гипотезу о том, что возникновение эукариотической клетки было не одномоментным скачком, а постепенным приобретением новых генетических и метаболических возможностей.

Вирусные «челноки» и генетический обмен

Еще один неожиданный поворот сюжета — роль гигантских вирусов. Исследователи обнаружили, что некоторые гены, унаследованные древними эукариотами, по-видимому, происходят от вирусов из типа Nucleocytoviricota (ядерно-цитоплазматические крупные ДНК-содержащие вирусы) .

Эти вирусные гиганты, чьи геномы по размеру и сложности могут соперничать с бактериальными, вероятно, выступали в роли «генетических челноков». Они могли заражать различных членов древнего микробного сообщества и переносить гены от одной линии к другой, способствуя горизонтальному обмену информацией . Ранее уже высказывались предположения, что предковые Nucleocytoviricota появились еще до LECA и имели долгую историю коэволюции с прото-эукариотическими хозяевами .

Новый взгляд на старую загадку

Таким образом, работа команды Габальдона предлагает пересмотреть устоявшиеся взгляды. Вместо сценария «один хищник — одна жертва» мы получаем картину густонаселенного, кооперативного микробного сообщества. В этом «эволюционном котле» на протяжении длительного времени происходил интенсивный обмен генами между археями, несколькими линиями бактерий и гигантскими вирусами, что в конечном итоге и привело к появлению уникально сложной организации эукариотической клетки .

Это открытие не отменяет центральной роли митохондрии, но помещает ее в более широкий контекст — как одно из нескольких ключевых событий в долгой череде симбиотических взаимодействий, породивших жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.