Відкриття вчених перевернуло уявлення про життя на планеті Земля. Виявлено багатоклітинний організм, якому не потрібен кисень, щоб дихати. Як цей організм існує? Відповідь на це питання оповите таємницею.
Є деякі природні явища, які ми спостерігаємо щодня і сприймаємо як належне. Так, сонце посилає нам свої тепло і світло, і немає нічого швидше його, а вода і кисень вважаються невід’ємними потребами багатоклітинних організмів. Однак сьогодні деякі з цих постулатів, мабуть, необхідно переглянути, наприклад, щодо зв’язку між киснем і виживанням організмів.
Чому ми говоримо про це? Просто тому, що в цьому році вчені виявили, що медузоподібний паразит не має мітохондріального ДНК. Це перший багатоклітинний організм, в якому відсутній геном мітохондрій. Це означає, що паразит не дихає. Насправді, цей організм живе абсолютно безкисневим життям.
Це відкриття не тільки змінює наші уявлення про життя на планеті Земля, але також може мати велике значення для пошуків позаземного життя. Тепер вченим не потрібно підтверджувати наявність кисню на планеті, щоб ми повірили в можливість існування життя на ній, і тим самим її пошуки радикально зміняться.
Історія мітохондрій. Як дихають живі організми
Тут нам необхідно повернутися до того, що ми вивчали в старшій школі. Коли ми говоримо про таке явище як дихання, то згадуємо процес вдихання кисню і викиду вуглекислого газу через легені. Насправді все по-іншому. В біології цей процес називається газообміном, тобто обміном газів між організмом і зовнішнім середовищем. При цьому процес дихання має зовсім інше значення. Газообмін — це фізичний процес, а дихання — хімічний.
Дихання або клітинне дихання — це сукупність реакцій і процесів, які відбуваються в клітинах живих організмів для отримання енергії шляхом перетворення поживних речовин в молекули кисню. Іншими словами, дихання — це процес окислення сполук, які ми вживаємо в їжу, щоб отримати енергію, необхідну для утворення клітин організму.
Живі організми розвинули здатність засвоювати кисень, тобто дихати, приблизно 1,45 мільярда років тому. У той час мікроорганізм, схожий на бактерії, але більше великий, званий архей, проковтнув жменьку більш дрібних бактерій. Якимось чином новий процес був корисний для обох сторін, і вони залишилися разом, уособлюючи абсолютну гармонію.
Ці симбіотичні відносини призвели до спільної еволюції двох організмів, і в кінцевому підсумку дані бактерії перетворилися в органели, які називають мітохондріями. Ця найбільш популярна серед вчених гіпотеза припускає, що мітохондрії спочатку були прокаріотичними клітинами, здатними здійснювати окислювальні механізми, які були неможливі під час еукаріотичних клітин. Ця теорія підтверджується тим фактом, що мітохондрії володіють багатьма властивостями бактерій.
Кожна клітина в організмі людини, за винятком еритроцитів, містить велику кількість мітохондрій, які необхідні для процесу дихання.
Як відбувається процес дихання?
Дихання відбувається шляхом перетворення хімічної енергії в молекулах кисню та поживних речовин в так званий аденозинтрифосфат (АТФ). Ця речовина являє собою з’єднання, які можна порівняти з «енергетичною валютою». Іншими словами, ці сполуки є джерелом енергії, яка споживається в ході різних енерговитратних процесів.
Процес виробництва енергії протікає у вигляді ланцюга біохімічних реакцій, в ході яких великі молекули поділяються на більш дрібні, і вивільняють енергію. Більшу частину цих реакцій складають процеси окислення і відновлення.
Хоча клітинне дихання технічно нагадує реакцію горіння, що зустрічається в природі, це явно не одне і те ж. Процес дихання — це взаємодія всередині клітин, відбувається шляхом повільного, контрольованого вивільнення енергії, і ця енергія не вивільняється безпосередньо, а накопичується в енергетичній валюті клітини (АТФ). Оскільки клітинне дихання відбувається за обов’язковою участю кисню, вчені називають його аеробним диханням або аеробним метаболізмом.
Перший багатоклітинний організм, якому не потрібен кисень, щоб вижити!
Ми також знаємо, що існують модифікації, які дозволяють деяким організмам нормально існувати в умовах низького вмісту кисню або гіпоксії. Деякі одноклітинні організми розвинули мітохондріальні органели для анаеробного метаболізму (тобто без участі кисню). Однак можливість багатоклітинних організмів дихати виключно анаеробним способом була предметом суперечок у наукових колах.
- У 2014 супервулкан Йеллоустоун може привести до світової катастрофи
- Слина людини має спільне походження з отрутою змій
- Популяція північного гладкого кита різко знижується через діяльність людини в Атлантиці
Дискусія про існування таких організмів тривала до тих пір, поки група дослідників з Тель-Авівського університету не вирішила ще раз вивчити одного з поширених паразитів, присутніх в лососеві, під назвою Henneguya salminicola.
Цей організм належить до групи кнідарій. До неї, крім іншого, відносяться корали, медузи й анемони. Ці паразити створюють в рибі непривабливі кісти, але не представляють шкоди. Вони існують в лососевих протягом усього свого життєвого циклу без будь-яких проблем.
У тілі свого господаря цей крихітний паразит може вижити в абсолютно гіпоксичних умовах. Однак важко точно дізнатися, як це відбувається, не вивчивши ДНК організму, чим і зайнялися ізраїльські дослідники. Вони використовували методи глибокого секвенування та флуоресцентної мікроскопії для більш ретельного вивчення цього паразита і виявили, що він втратив мітохондріальний геном. Іншими словами, його ДНК позбавлений гена, який відповідає за синтез мітохондрій. Крім того, дослідники виявили, що він також втратив здатність дихати повітрям і майже всі гени, необхідні для участі у процесах транскрибування і реплікації мітохондрій.
Подібно одноклітинним організмам, у цього паразита розвинулися мітохондріальні органели, але вони також незвичайні: на їх внутрішній мембрані є складки, які зазвичай не видно. Таким чином, як свідчать результати дослідження, нарешті, знайдений багатоклітинний організм, який не потребує кисню для виживання.
Чому він не може дихати?
Як цей організм існує? Відповідь на це питання оповите таємницею. Можливо, паразит в змозі отримувати ATP зі свого інфікованого господаря, але це ще остаточно не визначено. Однак втрата даними паразитом мітохондрій повністю відповідає загальній тенденції у цих організмів до генетичного спрощення. За довгі роки вони по суті перетворилися зі своїх попередників на набагато простіші паразити, які ми можемо побачити сьогодні.
Henneguya salminicola втратив більшу частину вихідного генома свого родича медузи, але дивним чином зберіг складну структуру, схожу на структуру клітин медузи. Це відкриття могло б допомогти рибним господарствам адаптувати свої стратегії для боротьби з паразитом. Хоча це нешкідливо для людей, навряд чи хтось захоче купити лосося, що кишить дивними маленькими медузоподібними організмами.
Зрозуміти життя і знайти живі організми в космосі
Можливо, справжнє значення цього відкриття полягає в тому, щоб допомогти нам зрозуміти, як влаштоване життя. Це відкриття підтверджує, що адаптація до анаеробного середовища не є унікальною здатністю одноклітинних організмів, але розвивається також і серед багатоклітинних паразитів. Таким чином, унікальний паразит Henneguya salminicola дає можливість вивчити еволюційний перехід від аеробного дихання до виключно анаеробного метаболізму.
Таким чином, вчені можуть змінити свої уявлення про ті форми життя, які вони шукають за межами нашої планети. Тепер нема потреби шукати кисень на поверхні тієї або іншої планети, щоб прогнозувати наявність життя на ній або під землею. Можливо, існують складні форми життя, які не покладаються на кисень для отримання енергії.
Натхнення: earth-chronicles.ru