Деякі істини про Всесвіт і наш досвід у ньому здаються непорушними. Небо вгорі. Гравітація – відстій. Ніщо не може подорожувати швидше за світло. Багатоклітинне життя потребує кисню, щоб жити. Хоча останнє нам, можливо, доведеться переосмислити.
У 2020 році вчені виявили медузоподібного паразита, який не має мітохондріального геному – перший багатоклітинний організм з такою відсутністю. Це означає, що він не дихає; фактично, він живе своїм життям, повністю не залежачи від кисню.
Це відкриття не лише змінює наше розуміння того, як може функціонувати життя на Землі, але й може мати наслідки для пошуку позаземного життя.
Життя почало розвивати здатність метаболізувати кисень, тобто дихати, десь понад 1,45 мільярда років тому. Більший археон поглинув меншу бактерію, і якимось чином новий дім бактерії виявився вигідним для обох сторін, і вони залишилися разом.
Ці симбіотичні стосунки призвели до спільного розвитку двох організмів, і врешті-решт бактерії, що оселилися всередині, перетворилися на органели, які називаються мітохондріями. Кожна клітина вашого тіла, окрім еритроцитів, має велику кількість мітохондрій, які необхідні для процесу дихання.
Вони розщеплюють кисень, утворюючи молекулу аденозинтрифосфату, яку багатоклітинні організми використовують для живлення клітинних процесів.
Ми знаємо, що існують адаптації, які дозволяють деяким організмам процвітати в умовах низького вмісту кисню, або гіпоксії. Деякі одноклітинні організми розвинули пов’язані з мітохондріями органели для анаеробного метаболізму; але можливість існування виключно анаеробних багатоклітинних організмів була предметом певних наукових дискусій.
Так було доти, доки група дослідників під керівництвом Даяни Яхаломі з Тель-Авівського університету в Ізраїлі не вирішила по-новому поглянути на звичайного паразита лосося під назвою Henneguya salminicola.
(Стівен Дуглас Аткінсон)
Це кишковопорожнинний, що належить до того ж відділу, що й корали, медузи та анемони. Хоча цисти, які вони створюють у тілі риби, мають непривабливий вигляд, паразити не є шкідливими і живуть з лососем протягом усього його життєвого циклу.
Заховавшись всередині свого господаря, крихітний кнідарій може вижити в досить гіпоксичних умовах. Але як саме він це робить, важко дізнатися, не подивившись на ДНК істоти – саме це і зробили дослідники.
Вони використовували глибоке секвенування та флуоресцентну мікроскопію для ретельного вивчення H. salminicola і виявили, що вона втратила свій мітохондріальний геном. Крім того, вона також втратила здатність до аеробного дихання і майже всі ядерні гени, що беруть участь у транскрипції та реплікації мітохондрій.
Як і в одноклітинних організмів, у нього розвинулися органели, пов’язані з мітохондріями, але вони теж незвичайні – у них є складки на внутрішній мембрані, яких зазвичай не видно.
Ті ж самі методи секвенування та мікроскопії у близькоспорідненого паразита кишковопорожнинних риб, Myxobolus squamalis, використовували як контроль, і він чітко показав мітохондріальний геном.
Ці результати показали, що перед нами, нарешті, багатоклітинний організм, який не потребує кисню для виживання.
Хоча H. salminicola все ще залишається загадкою, ця втрата цілком узгоджується із загальною тенденцією цих істот – генетичним спрощенням. За багато-багато років вони фактично перетворилися з вільноживучих предків медуз на набагато простіших паразитів, яких ми бачимо сьогодні.
(Стівен Дуглас Аткінсон)
Вони втратили більшу частину оригінального геному медузи, але зберегли – як не дивно – складну структуру, що нагадує жалкі клітини медузи. Вони використовують їх не для того, щоб жалити, а для того, щоб чіплятися за своїх господарів: еволюційна адаптація від потреб вільноживучої медузи до потреб паразита. Ви можете побачити їх на зображенні вище – це те, що схоже на очі.
Це відкриття може допомогти рибним господарствам адаптувати свої стратегії боротьби з паразитом; хоча він нешкідливий для людини, ніхто не захоче купувати лосося, пронизаного крихітними дивними медузами.
Але це також величезне відкриття, яке допомагає нам зрозуміти, як влаштоване життя.
“Наше відкриття підтверджує, що адаптація до анаеробного середовища притаманна не лише одноклітинним еукаріотам, а й багатоклітинним паразитичним тваринам”, – пояснюють дослідники у своїй статті, опублікованій у лютому 2020 року.
“Таким чином, H. salminicola дає можливість зрозуміти еволюційний перехід від аеробного до виключно анаеробного метаболізму”.
