Втрата мітохондрій не позначилася на складності геному

Польські дослідники провели детальний аналіз геному найпростішого, - єдиного на даний момент відомого еукаріотичного організму без мітохондрій. Результати, опубліковані в журналі, свідчать про те, що в іншому це цілком звичайне найпростіше, що не поступається за складністю своїм найближчим родичам.

У 2016 році дослідники з Університету Варшави повідомили про відкриття незвичайного одноклітинного без мітохондрій. Це базова органела є у всіх еукаріот хоча б на невеликій ділянці життєвого циклу, і метамонада виявилася єдиним винятком з цього правила. Мабуть, ця втрата не сильно йому заважає: організм був виділений з кишечника шиншили - бідного киснем місця, в якому для мітохондрій «роботи» мало. Попередній аналіз геному цієї унікальної істоти показав, що крім іншого втратив гени кількох інших білків, зав'язаних на роботу мітохондрії, але зумів компенсувати це, замінивши їх на аналоги бактеріального походження.

Втрата такої консервативної органели піднімає питання про те, чому це сталося і як відбилося на житті клітини. На прикладі пластид - майже таких же консервативних органел рослин і водоростей - ми бачимо, що їх втрата часто асоційована з паразитичним способом життя і загальною мініатюризацією геному, з якого викидається все зайве. Першовідкривачі Анна Карнковська (Anna Karnkowska) та її колеги продовжили роботу над геномом цієї метамонади з метою перевірити, наскільки він складно влаштований і чим він відрізняється від геномів найближчих родичів з мітохондріями.

На подив дослідників, структура геному виявилася схожа за своєю складністю на інших еукаріот і навіть перевершувала в цьому геноми інших метамонад на кшталт або. На це вказала частка споріднених генів з іншими організмами: вони в достатку перебували у видів, що ніколи не проходили через мініатюризацію і зберегли багато стародавніх генів. Додаткова перевірка показала, що окремі не пов'язані з мітохондріями клітинні механізми теж не «урізані»: дослідникам вдалося знайти більшість звичайних білків хроматину, систем синтезу і лагодження ДНК, а також транскрипції і трансляції. Крім того, ця метамонада володіє значним цитоскелетним апаратом, що включає в себе «фірмовий» для оксимонад аксостиль, чотири джгутики і більш-менш стандартний набір білків для їх забезпечення. Дослідники перевірили й інші клітинні системи, але теж не виявили в них чогось сильно виділяє на тлі інших еукаріот.

Часто зменшення геному тягне за собою втрату інтронів, але і ця риса виявилася виражена у вкрай слабо: 32000 інтронів проти менше ніж сотні в інших паразитичних монад. Цікаво, що велика кількість інтронів збільшує енергетичні витрати клітини на транскрипцію і це має бути особливо важливо за відсутності мітохондрій - головних енергетичних станцій клітини. Але, виходячи з спостережуваної кількості інтронів, для цей фактор не критичний і він цілком здатний забезпечити себе АТФ і без аеробного дихання.

Таким чином дослідники не виявили у цієї метамонади ніяких унікальних особливостей крім відсутності мітохондрій. Це незвично, тому що найчастіше втрата одних консервативних функцій супроводжується досить масштабними змінами інших - як у разі паразитичної рослини, що втратила здатність до фотосинтезу.