Знание-сила, 2009 № 03 (981)

Микроб-робинзон

Борис Жуков

Известно, что никакой вид не может жить в одиночку — все живые существа входят в экосистемы, потребляя что-то, предоставляемое им другими организмами (пищу, кислород, биогенные элементы и т. д.), ив свою очередь создавая ресурсы для них. Но, оказывается, нет правил без исключений. Американо-канадо-тайваньская команда исследователей во главе с сотрудником Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли Диланом Чивианом обнаружила, что воды, поступающие из геологического разлома в заброшенные шахты золотого прииска Мпоненг (ЮАР), заселены одним-единственным видом бактерий.

Этот вид получил латинское название Desulforudis audaxviator. Видовое название, позаимствованное из романа Жюль Верна «Путешествие к центру Земли», отражает местообитание микроба: на глубине не менее 2,8 километра, в вечной тьме, в щелочных водах температурой около 60 градусов, в непосредственной близости от урановых руд, радиоактивное излучение которых, разрушая молекулы воды, порождает свободный водород. Этим водородом бактерия восстанавливает сульфаты — что служит энергетической основой ее метаболизма и отражено в ее родовом имени Desulforudis.

Впрочем, бактерия-отшельник оказалась в биохимическом отношении мастером на все руки. У нее было найдено 2157 структурных генов. Казалось бы, не так уж много (обычный объем генома для бактерий), но в число кодируемых ими белков входят ферменты, необходимые для синтеза всех 20 аминокислот, для усвоения углерода из углекислоты, угарного газа и муравьиной кислоты, для фиксации свободного азота. В то же время микроб умеет и потреблять готовую органику (источником которой служат останки умерших собратьев — больше просто нечему). Он может образовывать споры для переживания совсем уж экстремальных условий и отращивать жгутики для активного передвижения; у него есть белки-рецепторы, позволяющие определять градиент концентрации дефицитных веществ и плыть туда, где их больше. Но при этом у него не нашли никаких механизмов утилизации кислорода или защиты от него: судя по всему, D. audaxviator уже около 20 миллионов лет не сталкивался со свободным кислородом.

Открытие микроба-робинзона означает, помимо всего прочего, интересный поворот в давней проблеме, связанной с происхождением жизни. Любую гипотезу, предполагающую, что живое каким-то образом возникло из неживого, сильно омрачает отмеченная выше привычка даже самых примитивных организмов существовать только в виде сообществ, где экологические роли разделены между разными видами. Если возникновение некой первичной протоклетки крайне проблематично и маловероятно, то одновременное возникновение нескольких клеток с разной химической основой метаболизма выглядит уже абсолютным чудом. И казалось бы, обнаружение клетки, способной к изолированному существованию, избавляет проблему происхождения жизни от этой трудности.

Увы, биохимическое хозяйство D. audaxviator явно не может служить моделью устройства самых первых клеток: оно слишком сложно и совершенно, чтобы не быть результатом длительной предшествующей эволюции. В частности, целый ряд важнейших генов подземный робинзон явно позаимствовал когда-то у других микроорганизмов — в том числе у архебактерий, особой и наиболее архаичной группы прокариот. Таким образом, удивительный микроб не решает старой проблемы, но дает новую пищу к размышлению над ней.