Войти
| Lokiarchaeota | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | Архей |
| Королевство: | « Протеоархея » |
| Суперфилум: | Асгард |
| Тип: | « Локиархеота » Spang et al. 2015 г. |
| Типовой вид | |
| Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum | |
| Род | |
| |
Lokiarchaeota является планируемой филой из археи. Тип включает всех членов группы, ранее называвшейся Deep Sea Archaeal Group (DSAG), также известной как Marine Benthic Group B (MBG-B). Филогенетический анализ раскрыт монофилетическая группировка Lokiarchaeota с эукариотом. Анализ выявил несколько генов с функциями, связанными с клеточными мембранами. Присутствие таких генов подтверждает гипотезу архейного хозяина для появления эукариот; eocyte подобных сценариев.
Lokiarchaeota была интродуцирована в 2015 году после идентификации генома- кандидата в метагеномном анализе образца срединно-океанических отложений. Этот анализ предполагает существование рода одноклеточных организмов, получившего название Lokiarchaeum. Образец был взят возле гидротермального источника на жерловом поле, известном как Замок Локи, расположенном в излучине между хребтом Монс / Книпович в Северном Ледовитом океане.
Были проанализированы отложения из гравитационного керна, отобранного в 2010 г. в рифтовой долине на хребте Книповича в Северном Ледовитом океане, недалеко от так называемого гидротермального источника «Замок Локи». Конкретные горизонты отложений, в которых ранее было показано, что они содержат большое количество новых линий архей, были подвергнуты метагеномному анализу. Из-за низкой плотности клеток в осадке результирующая генетическая последовательность не происходит из изолированной клетки, как было бы в случае обычного анализа, а скорее представляет собой комбинацию генетических фрагментов. В результате получился составной геном Lokiarchaeum, полный на 92%, с 1,4-кратной избыточностью.
Метагеномный анализ определил наличие генома организма в образце. Тем не менее, сам организм не был культивирован до тех пор, пока несколько лет спустя японская группа впервые сообщила о выделении и культивировании штамма Lokiarcheota в 2019 году.
Тип Lokiarchaeota был предложен на основе филогенетического анализа с использованием набора высококонсервативных генов, кодирующих белок. Отсылая к комплексу гидротермальных источников, из которого произошел первый образец генома, название относится к Локи, норвежскому богу, изменяющему форму. Локи в литературе был описан как «поразительно сложная, сбивающая с толку и неоднозначная фигура, которая стала катализатором бесчисленных неразрешенных научных споров», аналогия роли Lokiarchaeota в дебатах о происхождении эукариот.
Lokiarchaeum композит геном состоит из 5,381 белковых кодирующих генов. Из них примерно 32% не соответствуют какому-либо известному белку, 26% очень похожи на белки архей и 29% соответствуют бактериальным белкам. Эта ситуация согласуется с: (i) белками из нового типа (с несколькими близкими родственниками или без них) трудно отнести к их правильному домену ; и (ii) существующие исследования, которые предполагают, что между бактериями и археями произошел значительный междоменный перенос генов.
Небольшая, но значительная часть белков (175, 3,3%), которые кодируют восстановленные гены, очень похожи на эукариотические белки. Загрязнение образцов является маловероятным объяснением необычных белков, потому что выделенные гены всегда фланкировались прокариотическими генами, а гены известного эукариотического происхождения не были обнаружены в метагеноме, из которого был извлечен составной геном. Кроме того, предыдущий филогенетический анализ показал, что гены, о которых идет речь, имеют свое происхождение в основе клад эукариот.
У эукариот функция этих общих белков включает деформацию клеточной мембраны, формирование формы клетки и динамический белковый цитоскелет. Отсюда делается вывод, что Локархей может обладать некоторыми из этих способностей. Другой общий белок, актин, необходим для фагоцитоза у эукариот. Фагоцитоз - это способность поглощать и поглощать другую частицу; такая возможность будет способствовать эндосимбиотическое происхождение из митохондрий и хлоропластов, что является ключевым отличием между прокариот и эукариот.
Схематическое древо эволюции архей, включая локиархей и корень эукариот. Сравнительный анализ генома Lokiarchaeum с известными геномами привел к филогенетическому дереву, которое показало монофилетическую группу, состоящую из Lokiarchaeota и эукариот, поддерживая архейного хозяина или эоцитоподобные сценарии появления эукариот. Репертуар мембранных функций Lokiarchaeum предполагает, что общий предок эукариот мог быть промежуточным звеном между прокариотическими клетками, лишенными субклеточных структур, и эукариотическими клетками, которые содержат множество органелл.
Карл Вёзе «S системы трех доменов классифицирует клеточная жизнь на три домена: археи, бактерии и эукариот; последняя из них характеризуется наличием крупных высокоразвитых клеток, содержащих митохондрии, которые помогают клеткам производить АТФ (аденозинтрифосфат, энергетический валюта клетки) и связанное с мембраной ядро, содержащее нуклеиновые кислоты. Простейшие и все многоклеточные организмы, такие как животные, грибы и растения, являются эукариотами.
Считается, что бактерии и археи являются самыми древними из родословных, поскольку пласты окаменелостей, несущие химическую подпись липидов архей, датируются 3,8 миллиардами лет назад. Эукариоты включают все сложные клетки и почти все многоклеточные организмы. Считается, что они возникли от 1,6 до 2,1 миллиарда лет назад. Хотя эволюция эукариот считается событием большого эволюционного значения, ранее не было обнаружено никаких промежуточных форм или «недостающих звеньев». В этом контексте открытие локиархея с некоторыми, но не всеми характеристиками эукариот, предоставляет доказательства перехода от архей к эукариотам. Lokiarchaeota и эукариоты, вероятно, имеют общего предка, и если это так, то примерно два миллиарда лет назад они разошлись. Этот предполагаемый предок обладал ключевыми «стартовыми» генами, которые способствовали увеличению сложности клеток. Этот общий предок или родственник в конечном итоге привел к эволюции эукариот.
В 2020 году японская исследовательская группа сообщила о культивировании штамма Lokiarcheota в лаборатории. Этот штамм, в настоящее время называемый штаммом Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum MK-D1, обнаружен в синтрофической ассоциации с двумя потребляющими водород микробами: сульфатредуцирующими бактериями рода Halodesulfovibrio и метаногеном рода Methanogenium. Организм MK-D1 производит водород в качестве побочного продукта метаболизма, который затем потребляется симбиотическими синтрофами. MK-D1 также, по-видимому, организует свою внешнюю мембрану в сложные структуры с использованием генов, общих с эукариотами. Хотя ассоциация с альфа-протеобактериями (от которых, как считается, произошли митохондрии) не наблюдалась, эти особенности предполагают, что MK-D1 и его синтрофы могут представлять собой сохранившийся пример симбиоза архей и бактерий, подобного тому, который дал начало эукариотам. На сегодняшний день это единственный архон Асгарда, для которого существует совместное культивирование.
