|
Описали первую бактерию на Земле
|
|
|
|
Немецкие биологи представили теоретическое описание древнейшей клетки, от которой произошли все бактерии, а также составили схему метаболизма первой бактерии на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology. Пять лет назад биологи из Института молекулярной эволюции Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе во главе с его директором Уильямом Мартином (William Martin) представили описание последнего универсального общего предка всех живых организмов на Земле и назвали его LUCA — Last Universal Common Ancestor.
|
|
|
|
Считается, что LUCA жил примерно 3,8 миллиарда лет назад в горячих глубоководных гидротермальных источниках. Ископаемых остатков LUCA не сохранилось, поэтому его изучают только путем сравнения геномов. С помощью этого метода в 2016 году ученые определили набор из 355 генов, точно имевшихся у LUCA. Теперь исследователи описали еще одну древнюю клетку, названную ими Last Bacterial Common Ancestor (LBCA). LBCA — последний общий предок самой большой на сегодняшний день группы живых организмов — бактерий. По мнению авторов, первая бактерия на Земле появилась около 3,5 миллиарда лет назад в той же среде, что и LUCA.
|
|
|
Чтобы раскрыть генетический код LBCA, особенности его биохимии и филогении, Уильям Мартин с соавторами изучили геномы 1089 анаэробов — бактерий, которые могут обходиться без кислорода."Мы намеренно не брали аэробов, — приводятся в пресс-релизе Университета Генриха Гейне слова первого автора статьи Жоаны Ксавье (Joana Xavier). — Если первые бактерии возникли в то время, когда Земля была бескислородной, не имеет смысла исследовать их происхождение, учитывая виды с адаптациями, вызванными кислородом".
|
|
|
|
Высшие организмы передают свой генетический код от родителей к потомству посредством вертикальной передачи генов, в результате в геноме сохраняется вся информация о филогенетической истории. Но у бактерий есть и другая форма передачи генетической информации — латеральный перенос генов между разными штаммами микроорганизмов. Это делает невозможным использование традиционных филогенетических методов для однозначного определения корня в древе эволюции бактерий.
|
|
|
|
Чтобы преодолеть эту серьезную проблему, исследователи из Дюссельдорфа использовали при реконструкции генома LBCA не только сами гены, но и белки. Всего авторы идентифицировали 146 семейств белков, присутствующих абсолютно у всех бактерий. Выстроив биохимические связи этих белков, они получили практически полную базовую метаболическую сеть первой бактерии. Затем с помощью статистических методов ученые определили, какие из современных бактериальных групп наиболее похожи на LBCA.
|
|
|
|
"Анализ показал, что самая ранняя расходящаяся ветвь бактерий была похожа на современные клостридии, за которыми следовали дельтапротеобактерии, актинобактерии и некоторые представители рода Aquifex", — рассказывает Фернандо Триа (Fernando Tria), отвечавший в проекте за разработку методов обработки информации. Авторы считают, что LBCA, скорее всего, подобно клостридиям, имел форму стержня, хотя не исключен и вариант спор. "Формирование спор позволило бы ранним клеткам выжить в суровых условиях ранней Земли", — объясняет Ксавье.
|
|
|
|
Источник
|
