Прошло исследование ученых: кислород привел к появлению сложной жизни на Земле

Техасский университет в Остине обнародовал результаты нового исследования, посвящённого происхождению эукариот. Ранее считалось, что сложные клетки появились благодаря симбиозу двух микроорганизмов: один из них нуждался в кислороде, а другой мог существовать в бескислородных условиях. Однако механизм этого симбиоза оставался неясным.

В журнале Nature опубликовано исследование, которое показало, что древние археи из рода Асгард, предки эукариот, могли использовать кислород для метаболизма. Учёные обнаружили, что архей, близкие к эукариотам, обитают в приливных зонах и обладают механизмами кислородного обмена. Это позволило предположить, что общий предок эукариот также мог взаимодействовать с кислородом.

Бретт Бейкер отметил, что археи, адаптировавшиеся к кислородной среде, получили энергетическое преимущество и стали предшественниками митохондрий — органелл, обеспечивающих клетки энергией.

Учёные проанализировали более 13 тысяч геномов микробов, что позволило удвоить известное разнообразие архей из рода Асгард. Это помогло уточнить филогенетическое древо жизни и выявить новые группы ферментов и белков. Особое внимание было уделено археям из рода Heimdallarchaeia, которые близки к эукариотам.

С помощью искусственного интеллекта AlphaFold2 исследователи предсказали структуру белков Heimdallarchaeia и обнаружили их схожесть с белками эукариот, участвующими в обмене кислорода и энергетическом метаболизме. Кэтрин Эпплер подчеркнула, что масштабное секвенирование помогло выявить закономерности, которые ранее оставались незамеченными.

После Великого окислительного события на Земле резко возросло содержание кислорода. Археи из рода Асгард, адаптировавшиеся к новым условиям, вступили в симбиоз с альфапротеобактериями, которые впоследствии превратились в митохондрии.

Проект начался в 2019 году и включал анализ около 15 терабайт данных, собранных в ходе морских экспедиций. В нём участвовали учёные из разных стран, что позволило сравнить генетические характеристики архей с геологическими и палеонтологическими данными.

Результаты исследования подтвердили гипотезу эукариогенеза, согласно которой сложная жизнь возникла благодаря симбиозу археи и бактерии, что в итоге привело к появлению митохондрий. Учёные полагают, что адаптация к кислородной среде сыграла ключевую роль в эволюции эукариот.