Микробы, появившиеся миллиарды лет назад, возможно, сделали нашу иммунную систему такой, какой она является сегодня. Новое исследование Техасского университета (UT) предполагает, что сложные организмы, подобные нам, могли бы быть не столь хорошо подготовлены к борьбе с вирусами, если бы не дары, подаренные нам нашими одноклеточными предками. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Задолго до появления многоклеточной жизни на нашей планете обитала обширная группа предковых микробов.
Живые потомки этих древних микробов были обнаружены только в 2015 году по следам их ДНК, глубоко в океане между Гренландией и Норвегией. Пять лет спустя, скрытые формы жизни – суперфилюм архей под названием Asgard – были успешно выращены в лаборатории в первый раз.
На первый взгляд, под микроскопом, они очень похожи на бактерии. Но клетки архей эволюционно ближе к эукариотическим формам жизни, таким как растения и животные, чем к своим более простым микробным собратьям.
На основании геномов некоторые ученые полагают, что пути архей Асгарда и наших эукариотических предков разошлись около 2 миллиардов лет назад , что проложило путь всей сложной жизни на Земле , включая животных, растения, грибы, простейших и большинство водорослей.
Как бы ни выглядел этот общий предок, в какой-то момент им пришлось включить ядро в свою базовую структуру. Некоторые ученые подозревают, что предки Асгарда развили его из вируса , который создал защитный отсек, называемый вирусной фабрикой . Митохондрии, тем временем, могли появиться в результате поглощения бактериального предка.
Сегодня очень мало известно о том, как живые археи защищают себя от таких угроз, как бактерии или вирусы, поэтому сложно детально исследовать такие гипотезы.
Исследователи из Техасского университета использовали программу искусственного интеллекта для анализа недавно расширенного набора геномов Асгарда с целью выявления древней иммунной защиты.
Группа ученых обнаружила , что по сравнению с бактериями археи Асгарда развили широкий спектр защитных систем, некоторые из которых также являются врожденными у эукариот.
Из всех проанализированных защитных систем в геномах архей Асгарда примерно 2 процента были связаны с иммунным белком, называемым виперином, который борется с широким спектром вирусных инфекций, по-видимому, «подавляя» размножение вирусов.
Сегодня виперин играет роль в иммунных системах всех сложных форм жизни на Земле, что позволяет предположить, что он присутствовал у последнего общего предка архей и эукариот.
Согласно новым результатам, эукариотические виперины и виперины Асгарда являются «родственными белками и имеют общего предка».
«Это говорит о том, что эукариоты не только получили все эти богатые структурные белки, которые мы видели ранее в Асгардах, — объясняет интегративный биолог Бретт Бейкер из Техасского университета, — теперь это говорит о том, что даже некоторые из защитных систем эукариот произошли от Асгардов».
Помимо виперина, около 8 процентов проанализированных генов защиты архей Асгарда были связаны с аргонавтами. Это иммунные белки, которые разрезают ДНК, чтобы остановить распространение вируса.
Во всех сферах жизни на нашей планете, от архей и бактерий до эукариот, аргонавты действуют как «программируемые иммунные системы».
Чтобы проверить, как эти белки работают в живых клетках, исследователи взяли генетические инструкции для виперинов из геномов архей Asgard и клонировали их в бактериях E. coli. Когда был введен вирус, бактериальные клетки показали некоторые признаки защиты.
«Вирусные инфекции — одно из эволюционных давлений, с которым мы сталкиваемся с момента зарождения жизни, и крайне важно всегда иметь какую-то защиту», — объясняет Педро Леан, проводивший исследование в лаборатории Бейкера в Техасском университете. «Когда бактерии и археи открыли работающие инструменты, они были переданы из поколения в поколение и до сих пор являются частью нашей первой линии обороны».
