Суперклетки поглощают чужие гены и заставляют их работать себе на благо

В фантастике неоднократно появлялись вымышленные виды, которые ради собственного выживания ассимилировали чужие гены и заставляли их работать себе на пользу. Теперь на совершенно не выдуманной планете Земля ученые обнаружили, что один из видов микроорганизмов вобрал в себя ДНК от множества других видов и готов помочь человечеству справиться с глобальным потеплением.

Расщепляющий метан микроорганизм Methanoperedens может показаться похожим на бактерию, но на самом деле это архея, существо из совершенно другой линии эволюции, не имеющее отношения к настоящим бактериям. Они отличаются строением клеточных мембран и органоидов, составом ДНК и РНК и многим другим. 

Теперь ученые обнаружили у архей еще одну черту, которой нет ни у одного другого микроорганизма: гигантские внутриклеточные структуры ДНК, служащие для ускорения переработки метана. Поскольку в этих структурах выявили гены многих видов, ученые назвали их «боргами» — по названию ассимилирующего другие виды народа киборгов из американского сериала Star Trek. 

Правда, борги архей способны переносить гены только между микроорганизмами, но эффективность их работы впечатляет: в этих линейных молекулах ДНК, чья длина может составлять до трети длины всего клеточного генома, содержатся все необходимые для самостоятельного расщепления метана гены. Иными словами, это «клетка в клетке», которая многократно ускоряет расщепление метана за счет дублирования процесса. 

Изучив метанрасщепляющие археи в образцах из почвы, водоносных горизонтов и русел рек в Калифорнии и Колорадо, ученые обнаружили 19 разных боргов, собравших гены других видов архей и бактерий. Исследователи предположили, что бывшие хозяева этих генов были поглощены Methanoperedens и «приручены»: аналогичным образом предки растений поглотили свободноживущие цианобактерии, которые в итоге стали их хлоропластами.

К сожалению, ученые еще не научились культивировать архей в лабораторных условиях, что затрудняет изучение их клеток и влияния на них различных боргов. Возможно, археи используют борги как «кладовку» для нужных при расщеплении метана генов, ведь количество этого газа в естественных условиях в течение года колеблется. Вероятно, в периоды изобилия борги могут помочь архее расщепить больше метана, чем она способна самостоятельно. И это обеспечивает клетке конкурентное преимущество перед соседями без боргов. 

Наконец, главный вопрос: могут ли такие уникальные структуры помочь человечеству сдержать темпы глобального потепления, уменьшив количество поступающего в атмосферу метана? Ответ, скорее всего, положительный, хотя для достижения этой цели потребуется немало работы: ученым предстоит открыть способ культивации архей и передачи боргов от клетки к клетке, чтобы в итоге эти крошки, до отказа заполненные боргами, смогли превратиться в машину по переработке метана. И так же, как вымышленные борги существовали ради блага своего сообщества, настоящие будут работать ради всей жизни на Земле. 

Исследование опубликовано в журнале Nature.