В расположенном между Норвегией и Гренландией океане, на глубине в 3 283 метра исследователи сумели обнаружить фрагменты ДНК до сих пор неизвестного организма. Изучив геном, они поняли, что он является загадочным родоначальником существующих живых существ с наличием клеточного ядра. Буквально всех: от амеб и инфузорий до многоклеточных растений и животных, включая людей.

Первейшие эукариоты происходят от архей, это определили ученые из старейшего в Швеции Упсальского университета.

Эукариотами называют организмы, в клетках которых есть ядро: ДНК, или генетическое вещество, окруженное внутриклеточной мембраной. Все многоклеточные организмы относятся к эукариотам. Часть органелл эукариот происходят от произошедших ранее прокариот, которые стали частьюэукариотических клеток. Подобные внутриклеточные симбионты выполняли затем важнейшие функции, включая сжигание питательных веществ, выработку энергии митохондриями, а также синтез углеводов при помощи энергии солнечного света хлоропластами.

Тийс Эттема и его коллеги исследовали обнаруженные в донных отложениях гидротермального источника под названием Замок Локи фрагменты ДНК. Они оказались намного меньше полной ДНК тех организмов, которым принадлежали. Однако кусочков оказалось достаточно много, они перекрывали друг друга. В итоге получилось восстановить структуру ДНК их владельцев. Получилось собрать три генома, включая один практически полный (восстановили 92 процента его ДНК). Обладателем данного генома оказался архей, или одноклеточный простой организм. Его ДНК не заключена в ядро, свободно плавая в цитоплазме.

Археи являются одноклеточными организмами. Они отличаются не только от эукариот, но и от бактерий. Это один из трех самых главных доменов (в систематике всех живых организмов – высшая категория). У них нет ни мембранных органелл, ни ядра. Среди живущих ныне существ их считают наиболее древними.

Организмы сокращенно называют Локи от полного названия Lokiarcheum.

Ученые не сомневаются, что эукариоты происходят от прокариот

Прокариоты являются одноклеточными организмами, устроенными значительно проще эукариотов. Прокариоты – археи и бактерии. Все содержимое их клеток плавает прямо в цитоплазме, ведь у них нет ни органелл, ни ядра. Их ДНК проста, на хромосомы она не делится и чаще всего замкнута в колечко.

Они произошли на заре эволюции 1,5 – 2 миллиарда лет назад. Как же, в похожих на примитивные бактерии, одноклеточных организмах вдруг взялось ядро и многие иные сложные структуры? Ранее это не понимали до конца. Предполагали, что сложность получена от архей, существующих и сейчас, практически таких же, как бактерии, одноклеточные. Правда, если судить по строению многоклеточных комплексов они – очень древние. Правда, у этой гипотезы почти не было экспериментальных подтверждений. И до сих пор было неизвестно, есть ли у эукариот и архей общий предок, или же археи мутировали самостоятельно, произведя клеточное ядро.

Стоит отметить, что образование ядра является ключевым моментом эволюции, наравне с возникновением многоклеточных существ и даже происхождением собственно жизни. Эта тройка событий является одной из величайших тайн. И вот, наконец, ее начали раскрывать у нас на глазах, расшифровав ДНК, поднятых с морского дна, организмов.

Большая часть генов Локи – архейные, или прокариотические. Но нашли в них также несколько генов, которые важны для эукариотических клеток, а также для поддержания жизнедеятельности внутренних их мембран

Клеточные мембраны являются двойным слоем липидных молекул, в который включены молекулы белков. Клетка с их помощью отделена от окружающей среды, клеточные органеллы – от прочих органелл, а ядро самой клетки – от цитоплазмы. В хлоропластах и митохондриях они играют роль энергетических станций. Вообще преимущественно благодаря клеточным мембранам организмы смогли стать многоклеточными.

Это были гены собственно актина, белка, составляющего внутренний скелет любой эукариотической клетки. Он может также появиться путем, по которому транспортируют мембранные пузырьки, снабженными запасами полезных молекул. Полезен актин и для фагоцитоза, или захвата посторонних клеток с последующим перевариванием. У людей он поддерживает иммунитет. Захватывая бактерии, фагоциты уничтожают их. Еще пару миллиардов лет назад ничего подобного не было. Однако актин мог быть полезным на грядущей ступеньке эволюции. Крупные одноклеточные навсегда буквально захватили бактерии, реально интегрировав их. Митохондрию они сделали производящей энергию, важнейшей частью любой клетки.

Локи радикально поменял понимание учеными развития жизни. Ведь раньше полагали, что серьезные манипуляции с мембранами – это по части эукариот. Еще тогда у их предка уже были начальные способности в обращении с мембранами. Поэтому он уже мог принимать внутренние симбионты. Предок Локи и эукариот был археем.

В представлении исследователей древо жизни радикально изменилось. Раньше существовали три отдельные ветви, а именно эукариоты, археи и бактерии. Теперь же от архей отходит ветка эукариот. Выяснили, что они все же довольно похожи на эукариот. Они также способны заполнять пропасть между проще организованными прокариотами и собой.

Научное сообщество ждет с нетерпением открытия живых хозяев генома, восстановленного недавно. Поиск Локи будут производить там, где выявят более всего их специфической ДНК.