Открыт организм, способный пережить 70°C
Человеческий организм плохо переносит перегрев: при температуре тела выше 43°C начинаются тяжелые нарушения работы органов, вплоть до смерти. Но некоторые существа живут в экстремальной жаре — например, отдельные археи, способные существовать при температуре выше кипения воды, и глубоководный помпейский червь у гидротермальных источников. Таких организмов называют экстремофилами.
Огненная амеба
Теперь в этот список вошел новый вид — Incendiamoeba cascadensis, или «огненная амеба». Она не просто переносит высокую температуру, но и размножается в условиях, которые раньше считались недоступными для эукариот — организмов с ядром и органеллами, к которым относятся и люди, и растения. Это важно, потому что нагрев обычно повреждает ключевые части клетки, включая ядро.
Находку сделали в национальном вулканическом парке Лассен в Калифорнии. Исследователи, среди которых доктор Анджела Оливерио и аспирантка Берил Раппапорт, собирали воду из ручья Хот-Спрингс-Крик, не зная заранее, кого найдут. В лаборатории Раппапорт увидела под микроскопом небольшую движущуюся амебу. Геномный анализ показал, что это ранее неизвестный вид. Наблюдения выявили, что амеба питается нитчатыми бактериями.
До этого не было известно эукариот, способных размножаться при температуре выше 60°C. Новый вид опроверг это представление: он размножался при 63°C, сохранял подвижность до 64°C и переживал воду, нагретую до 70°C. Оптимальный диапазон для роста — 55–57°C, а ниже 40°C амеба уже не размножается. То есть условия, опасные для большинства эукариотических клеток, для нее близки к комфортным.
Как одноклеточное переживает жару
По данным исследования, опубликованного в журнале Cell, у «огненной амебы» есть особая стратегия защиты. При температуре около 66°C клетки, вероятно, округляются и переходят в состояние цисты — защищенной и малоактивной формы. При 70°C циста полностью сформирована. Такой переход помогает переждать жару, не подвергая уязвимые структуры клетки прямому воздействию.
Амеба не просто пассивно реагирует на нагрев: у клеток, переходящих в цисту, быстро двигаются волосковидные структуры. Возможно, это уникальная особенность вида — у других амеб такого не наблюдали. Какую именно роль играют эти структуры, еще предстоит выяснить. Ранее ученые обнаружили новые причудливые вирусы.
Геномный анализ дал и другие подсказки. У Incendiamoeba cascadensis больше генов, связанных с поддержанием нормального состояния белков и снижением клеточного стресса. Есть у нее и дополнительные системы ремонта ДНК и белков, поврежденных жарой, а также специализированные положительно заряженные белки на поверхности клетки. Их точная функция неизвестна; одна из гипотез — положительный заряд создает защитный барьер между амебой и горячей средой.
Открытие, важное для будущего
Открытие может иметь значение далеко за пределами изучения экзотических микробов. Понимание механизмов термоустойчивости способно помочь фармакологии: многие лекарства, особенно для редких болезней, химически нестабильны и требуют холодильника. Если понять, как амеба защищает белки и восстанавливает повреждения, это может подсказать пути создания более устойчивых препаратов, которые проще перевозить и хранить.
Перспективно это и для сельского хозяйства. Рост глобальных температур уже влияет на урожайность: жара нарушает размножение кукурузы и сои, способствует распространению грибковых болезней и вредителей, а листовые овощи вроде шпината особенно чувствительны к перегреву. Если перенести в растения некоторые механизмы защиты от теплового стресса, культуры потенциально смогут лучше переносить жару. Пока это лишь возможное направление исследований, а не готовая технология.
Открытие также расширяет представления о границах обитаемости. Если сложная клетка способна активно расти при 63°C и переживать еще более высокую температуру, какие еще формы жизни остаются незамеченными в экстремальных средах? «Огненная амеба» показывает: границы возможного для живых организмов могут быть гораздо шире, чем считалось.
