Микробиологи Анджела Оливерио и Берил Раппапорт нашли организм в национальном парке Лассен-Волканик на севере Калифорнии, известном кислотными озерами и геотермальными источниками. Удивительно, что амеба обитала не в самом экзотическом месте парка. «Это самый неинтересный геотермальный объект, который вы найдете в Лассене», — говорит Раппапорт о горячем ручье, где был взят образец воды.
«Огненная амеба» нормально растет и делится при рекордной температуре 63°C
Ученые из Сиракузского университета, США обнаружили амебу, способную делиться при температуре 63°C — это абсолютный рекорд для всех известных эукариот, то есть организмов с ядром в клетке. Одноклеточное существо получило название Incendiamoeba cascadensis, что переводится как «огненная амеба из Каскадов».
Горячие источники в национальном парке Лассен-Волканик в Калифорнии, где была обнаружена теплолюбивая амеба. iStock via Getty
Долгое время считалось, что эукариоты — организмы со сложной клеточной структурой — принципиально не могут существовать при температурах выше 60°C. Это связано с особенностями строения их клеток: наличие ядра и множества мембранных органелл делает их более уязвимыми к высокой температуре по сравнению с прокариотами (бактериями и археями), у которых нет внутриклеточных мембранных структур. При нагреве начинается денатурация белков и разрушение мембран. Именно поэтому предыдущий рекорд держали грибы и красные водоросли на отметке около 60°C. Открытие I. cascadensis показывает, что эукариоты выработали молекулярные механизмы защиты, которые позволяют им преодолевать этот барьер. Это меняет понимание того, где на Земле и даже на других планетах может существовать сложная жизнь.
Первоначально проба выглядела безжизненной под микроскопом, но после культивирования с питательными веществами исследователи обнаружили амебу, растущую при 57°C. Постепенно повышая температуру, ученые превысили предыдущий рекорд для эукариотов в 60°C. Incendiamoeba cascadensis продолжала делиться при 63°C и двигалась при 64°C. Даже при 70°C клетки формировали защитные цисты, способные снова начать делиться при охлаждении. Работа опубликована на сервере препринтов bioRxiv.
Incendiamoeba cascadensis может процветать при температурах, которые убивают другие сложные клетки.
Невероятный рекорд
До этого рекордсменами среди эукариотов считались несколько видов грибов и красных водорослей. Для сравнения, клетки млекопитающих, включая человека, не выдерживают температур выше 43°C. Бактерии и археи намного выносливее: археон Methanopyrus kandleri держит абсолютный рекорд — 122°C.
Филогенетические, морфологические и физиологические данные подтверждают новый род и вид амеб — Incendiamoeba cascadensis.
«Нам нужно радикально пересмотреть представления о возможностях эукариотической клетки», — отмечает Оливерио. Геномный анализ показал, что у I. cascadensis расширен набор генов, связанных с белковым гомеостазом, стабильностью генома и восприятием внешней среды.
Открытие поднимает вопросы о поиске жизни за пределами Земли и имеет значение для биотехнологии. Команда обнаружила похожие последовательности ДНК в образцах из Йеллоустоуна и Новой Зеландии, что указывает на возможное существование родственных термофильных эукариотов в других местах планеты.