Биологи открыли новую группу микрохищников

Исследователи Московского университета с коллегами из Института биологии внутренних вод РАН и зарубежных университетов открыли новую группу эукариотических микроорганизмов, которая получила название Provora, отражающее агрессивное прожорливое (voracious) поведение этих одноклеточных хищников. Работа опубликована в журнале Nature (DOI: 10.1038/s41586-022-05511-5).

Представления о разнообразии окружающих нас организмов претерпели значительную трансформацию с начала XXI века. Развитие методов молекулярного анализа и филогенетики позволило построить новую родословную для организмов, устройство которых не поддавалось прямому сравнению. Так, анализ генов ламинарии, радиолярии, инфузории и малярийного плазмодия помог обнаружить родство между этими видами, что позволило ученым объединить гигантский сегмент эукариотического разнообразия в единую группу. Похожим образом были найдены и другие крупные объединения малопохожих организмов. На смену традиционной системе царств растений, грибов, животных и простейших пришло более точное понимание эволюционных отношений, которое вычислили методами молекулярной филогенетики. Новые объединения, основанные на генетической близости, стали называть супергруппами. Сегодня выделяют до десяти супергрупп эукариот. Если новые виды в биологии описывают постоянно, то открытие видов, которые бы не помещались ни в одну из существующих супергрупп, – событие куда менее заурядное.

Именно так случилось с открытием Provora – целой группы неизвестных ранее эукариот. Под микроскопом описанных существ легко спутать с другими хищными одноклеточными. Это быстро плавающие округлые клетки размером в несколько микрон с двумя жгутиками и небольшой бороздой, которая является своего рода ртом. Питаются Provora другими одноклеточными и используют для нападения экструсомы – специализированные органеллы, работающие как гарпун, который цепляет клетку жертвы, причем она может превосходить хищника по размеру. Если многим другим видам хищных одноклеточных крупные клетки не по зубам, то для Provora это не препятствие. В клеточном рту данных организмов находится лента микротрубочек, и они способны откусывать, словно зубами, части от клетки жертвы.

Авторы прочитали транскриптомы новых видов и обнаружили, что Provora нельзя отнести ни к одной из известных супергрупп эукариот. На филогенетических деревьях эти микроорганизмы занимают обособленное место, уходя корнями к предкам таких крупных объединений, как Haptista, Cryptista, Archaeplastida и TSAR. Подобные группы вмещают огромное количество эукариот и возникли, по некоторым оценкам, более полутора миллиардов лет назад. Все это время представители группы Provora, по-видимому, выживали за счет хищничества и сохраняли примитивные предковые черты. В транскриптомах Provora нет свидетельств симбиоза, характерного для фотосинтезирующих водорослей, а их митохондриальные геномы не испытали интенсивной потери генов, которая была характерна для большинства других эукариот. 

«Примечательно, что описанные в работе виды были найдены не в экзотических местообитаниях, а в обычных образцах морских вод из Красного, Черного, Карибского морей, а также Тихого и Северного Ледовитого океана. Широкое географическое распространение Provora в морских водах подтверждают и данные секвенирования ДНК из природных проб. Все это время они были у нас под носом, но из-за малопримечательной внешности и относительно низкой численности потребовалась кропотливая работа по культивированию и микроскопии для их обнаружения», – рассказывает научный сотрудник отдела эволюционной биохимии НИИФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ Кирилл Михайлов. 

Как и в случае хищных животных, численность мелких одноклеточных хищников невелика. Provora легко упустить и при визуальном анализе проб, и при анализе ДНК из микробных сообществ. Однако значение этих организмов сложно переоценить – этот малоисследованный пласт биоразнообразия может скрывать еще немало реликтов, способных изменить наши представления об экологии и ранней эволюции эукариот.

Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ