Кое може да се счита за живот? Открито е същество, което не може да се нарече нито живо, нито мъртво
Изглежда, че отговорът на въпроса „ какво е животът? “ е напълно елементарен. Растението, което се стреми към слънцето, е живо. Камъкът, който лежи край пътя, не е жив. Но щом се въоръжим с микроскоп, увереността стартира да се размива. Къде да сложим границата? Вирусите да вземем за пример са същински майстори на маскировката: отвън клетката-гостоприемник те са инертни като прахуляк, само че вътре се трансформират в безмилостна машина за самокопиране. Заради тази привързаност множеството учени не бързат да ги включат в „ клуба на живите “.
Но какво ще си помислите, в случай че разберете, че има нещо, което е хванато в клопката сред тези два свята? Наскоро интернационален екип от учени откри тъкмо такова създание – миниатюрен „ извършител на спокойствието “, който ни принуждава да преосмислим самите основи на биологията.
Да се срещнем със Sukunaarchaeum: нарушителят на разпоредбите от дълбините на океана
Тази история стартира съвсем инцидентно, когато екип от биолози от Канада и Япония учи генетичния материал на морския планктон. Сред нормалните ДНК последователности те забелязали нещо необичайно – дребен геном, друг от всички познати на науката. Така светът научава за Sukunaarchaeum mirabile.
Между другото, името е доста поетично. Дадено е в чест на Сукуна-бикона – провидение от японската митология, което е помогнало за построяването на света, като в същото време е било необикновено малко. И нашият бацил изцяло дава отговор на името си. Той принадлежи към региона на археите – най-старите едноклетъчни организми, които се считат за далечни предшественици на всички комплицирани форми на живот, в това число и на мен и вас. Но методът му на живот е много по-различен от този, който сме привикнали да виждаме при неговите събратя.
Геномна карта на Sukunaarchaeum. Позициите на кодиращите протеините гени и рРНК гените на +/- нишките, тРНК гените, GC наличието и GC наклона са показани от най-външния към вътрешния кръг. Цветовите кодове за най-външния и втория най-външен кръг: синьо – гени с незнайна функция; светлосиньо – гени с известна функция; жълто – рРНК гени Двойната игра: държанието на вируса в клетъчното тяло
И тук става нещо забавно. Sukunaarchaeum играе двойна игра, съчетавайки характерностите както на пълноценна клетка, по този начин и на вирус.
От една страна, той има нещо, което никой вирус не има – лична машина за синтез на протеини. Той умее да основава рибозоми – един тип микроскопични „ заводи “, които сглобяват всички нужни протеини съгласно инструкциите от РНК. Това е фундаментална дарба, симптом на клетъчна автономност. Вирусът не може да направи това; той разчита напълно на рибозомите на нападнатата клетка.
От друга страна, Sukunaarchaeum демонстрира изключителна степен на взаимозависимост от своя гостоприемник – планктона Citharistes regius. Геномът му е лишен от всичко излишно. В него съвсем няма гени, отговарящи за метаболизма – производството и преработката на сила. Защоти е, когато можеш просто да си я набавиш от съседа? По това мъчително наподобява на вирус: главната му и, наподобява, единствената му цел е да се копира, прехвърляйки цялата „ мръсна работа “ върху плещите на гостоприемника.
Това е невиждано равнище на биологичен минимализъм. Представете си човешко създание, което може да диша и да мисли, само че се нуждае от някой различен, с цел да се храни, пие и движи. Sukunaarchaeum е живото олицетворение на този абсурд.
Краен минимализъм: тайната на дребния геном
Размерът на генома на това създание е обособена история. Той се състои от единствено 238 000 базови двойки. Това доста ли е или малко? Нека да съпоставим.
Най-малкият прочут геном на неговите родственици археи има 490 000 базови двойки – два пъти повече! Геномът на E. coli е с към 4,6 милиона базови двойки. Човешкият геном има повече от 3 милиарда.Освен това геномът на Sukunaarchaeum е по-малък от този на доста от огромните вируси, които могат да имат стотици хиляди и даже милиони базови двойки. Оказва се, че пред нас стои създание, което по своята генетична трудност отстъпва на някои вируси, само че въпреки всичко е запазило основния признак на клетъчния живот. Как го е направило? Това е една от главните загадки, които това изобретение повдига.
Изследване на секвенциите, свързани със Sukunaarchaeum, в набори от данни за секвенции от околната среда. a. Филогенетично дърво на секвенциите, сходни на 23S rRNA гена на Sukunaarchaeum, разпознати от базата данни Tara Oceans Metatranscriptome (MATOU). b. Профил на относителното обилие на транскрипти на секвенции, свързани със Sukunaarchaeum (съответстващи на клетката вътре в прекъснатата линия в а.), c – разнообразни по мярка фракции от проби от Тара Океан. Кладограмата вляво отразява филогенетичните връзки, показани в а. В топлинната карта са показани нормализираните стойности на RPKM, където сумата в трите фракции по мярка (0,8-5 µm, 5-20 µm и 20-180 µm) е 1 за всяка секвенция. Защо това изобретение е толкоз значимо?
Учените са разкрили още един чудноват бацил. Защо би трябвало да ни е грижа?
Факт е, че Sukunaarchaeum mirabile не е просто следващият експонат в биологичната кунсткамера. Той е живото доказателство за това какъв брой случайни са нашите класификации. Той размива ясната граница сред „ живото “ (клетката) и „ неживото “ (вируса), като демонстрира, че сред тези полюси има цялостен набор от преходни форми.
Това изобретение повдига въпроси за пътищата на еволюцията. Може би по този метод вирусите са зародили от по-сложни клетъчни предшественици, посредством постепенна загуба на самостоятелност и преход към паразитизъм. Или, в противен случай, това е образец по какъв начин най-простите форми на живот, на ръба на оцеляването, влизат в тесни съюзи, с цел да оцелеят.
Всяко сходно изобретение не е просто нов ред в учебника. То е мощно увещание за това какъв брой малко знаем за света, в който животът кипи на всяка крачка. Някъде в дълбините на океана, тъкмо в този момент, има организми, които не престават да разчупват нашите стандарти и да уголемяват самата идея за живота. И кой знае какви други изненади ни чакат.
