Жизнь и питание при 63 °C: микроорганизм побил рекорд температуры, при которой процветает сложная жизнь

МАДРИД. – Температура в 63 градуса уже была известна как секрет приготовления идеального яйца. Но теперь она определяет новый предел в биологии благодаря неожиданному открытию так называемой «огненной амебы» — нового вида, способного процветать при этой максимальной температуре. Это крошечное одноклеточное существо, обнаруженное в термальных водах, является первой сложной формой жизни, достигшей этой границы. Температура 63 °C смертельна не только для животных и растений, но и для болезнетворных микроорганизмов — от грибов и простейших с сложными жизненными циклами до большинства бактерий, которые благодаря своей простой структуре обладают повышенной устойчивостью. С 1970-х годов в науке считалось само собой разумеющимся, что 60 градусов — это предел для живых существ со сложными клетками, таких как наши, которые имеют ядро и внутренние органеллы. Авторы этого открытия, опубликованного на этой неделе в научном журнале Cell, также не ожидали найти эту удивительную амебу, которая к тому же очень быстро меняет форму. И тем более найти её в каком-то ручье вулканического парка Лассен в Калифорнии, США. «Берил Раппапорт, ведущий исследователь проекта, объяснила газете EL PAÍS, что целью их экспедиции «было озеро Бойлинг-Спрингс [что в переводе с английского означает «кипящие источники»] — впечатляющий пузырящийся водоём бирюзового цвета». «Мы собирались найти там ещё одну амебу, способную выживать при температуре до 54 градусов в этом озере с крайне высокой кислотностью», — продолжает он. Но любопытство подтолкнуло их по пути взять пробы в безымянном ручье с прозрачной водой. «Это могло показаться скучным для туристов, которые ежедневно проходят мимо, но нас это привлекло, потому что это был единственный ручей в этом районе, вода в котором имела нейтральный pH, а не кислый», — добавляет Раппапорт. «Эта интуиция оказалась ключевой». Вернувшись в свою лабораторию в Сиракузском университете в штате Нью-Йорк, они обнаружили, «что два единственных образца из ручья, по сравнению с множеством пробирок, которые мы собрали в озере, содержали гораздо большее микробиологическое разнообразие. И в них была «огненная амеба», — рассказала биолог. Раппапорт и её команда дали этот прозвище новому виду в дополнение к научному названию Incendiamoeba cascadensis, которое на латыни означает «огонь» и горный хребет Каскадас, где находится вулканический парк, в котором её обнаружили». Хотя сначала в этих двух пробах из ручья ничего не обнаружилось, через неделю в тепле лабораторной инкубатора «огненная амеба» стала видна под микроскопом. Авторы этого исследования убедились, что она свободно растёт при температуре 57 градусов — прежнем пределе для этих одноклеточных организмов — и начали повышать температуру. Они установили, что она продолжала питаться и размножаться вплоть до 63 °C. Она продолжала двигаться до температуры на один градус выше, а затем впадала в состояние покоя, чтобы выжить при температуре до 70 °C, восстанавливая свои жизненные функции при понижении температуры до нормального уровня. Для неё норма — это температура от 42 до 63 градусов. Дело не в том, что она выдерживает температуру, превышающую то, что для нас является очень высокой лихорадкой, а в том, что ей это необходимо для жизни: она является термофильным организмом. Кроме того, огненная амеба удивила своей необычайной способностью менять форму. В обычном состоянии она представляет собой аморфную и неподвижную массу, питающуюся нитевидными и удлинёнными термофильными бактериями, «обвиваясь вокруг них, сгибая их и поглощая почти так, как будто она сосала спагетти», — пояснила Раппапорт. И добавил, что её другое состояние, в форме червя, «придаёт ей быстроту, которая, по-видимому, помогает ей спасаться, когда температура воды выходит за пределы её зоны комфорта». «Открытие огненной амебы — это новый случай счастливой случайности, сочетания удачи, любопытства и настойчивости, столь характерного для великих открытий в истории науки». Анжела Оливерио, соавтор исследования, заявила: «Наше исследование выходит за пределы того, что наука считала возможным». Их исследование расширяет поиски сложной жизни как на Земле, так и в других мирах, охватывая новые, более жаркие среды. Но пока что он отстаивал рекорд, установленный «огненной амебой», пусть даже всего на несколько градусов: «Каждый раз, когда в спорте устанавливается новый мировой рекорд, это отмечается, даже если разница составляет всего несколько миллисекунд. Мы должны поступать так же и с этими небольшими прорывами в науке», — заявил Оливерио. «Среди сложных форм жизни, так называемых эукариот, некоторые виды красных водорослей и грибов уже демонстрировали способность процветать при температуре до 60 °C. И хотя были признаки того, что амебы могут достигать этих пределов, никто не изучал это подробно. В природных средах с экстремальными температурами учёные сосредоточиваются на прокариотических организмах (таких как бактерии и археи), которые биологически проще, но при этом более выносливы. Абсолютный рекорд принадлежит архее Methanopyrus kandleri, способной расти и размножаться при 122 градусах; в то время как среди бактерий Geothermobacterium ferrireducens может вести нормальную жизнь при температуре до 100 градусов. А если речь идет не о процветании, а просто о выживании, то чемпионами являются водяные медведи: эти микроскопические организмы впадают в состояние покоя, которое позволяет им выдерживать температуру до 150 градусов. «Согласно новому исследованию, огненная амеба использует клеточные механизмы для репарации своей ДНК и поддержания стабильности белков, что позволяет ей выдерживать высокие температуры. Эти системы аналогичны тем, которые используют бактерии и археи. И хотя термостабильные белки, вырабатываемые таким образом этими простейшими организмами, нашли широкое применение в биотехнологии (они сыграли ключевую роль в разработке генетических тестов, таких как ПЦР), Оливерио утверждает, что его открытие открывает путь к изучению других амеб и сложных микроорганизмов «с целью поиска нового поколения термостойких белков, которые могут оказать огромное влияние на сельское хозяйство и медицину». © Все права на публикацию во всех языках по всему миру защищены издательством Ediciones EL PAÍS, S.L.U."