მკვლევრებმა ზღვის მიკრობულ სისტემაში აღმოაჩინეს სიმბიოზური ურთიერთობის მქონე ახალი არქეონი, რომელიც ავლენს გენომის უკიდურეს შემცირებას მხოლოდ 238 kbp-ის ძლიერ შემცირებული გენომით და აქვს გენეტიკური ინფორმაციის დამუშავების უკიდურესი ფუნქციური მიკერძოება. მისი გენომი ძირითადად აკოდირებს დნმ-ის რეპლიკაციის, ტრანსკრიფციისა და ტრანსლაციის მექანიზმებს. მას არ გააჩნია თითქმის ყველა მეტაბოლური გზა, ამიტომ ავლენს სრულ მეტაბოლურ დამოკიდებულებას მასპინძელზე. პირობითად სახელწოდებით Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, ის არსებითად უჯრედული ერთეულია, რომელიც ინარჩუნებს მხოლოდ რეპლიკაციურ ბირთვს და განვითარდა ვირუსული არსებობის გზასთან მიახლოებისკენ. ვინაიდან Sukunaarchaeum mirabile უჯრედულ ერთეულებსა და ვირუსებს შორის დამაკავშირებელ რგოლად გვევლინება, ეს აღმოჩენა გვაფიქრებინებს უჯრედული სიცოცხლის მინიმალურ მოთხოვნებზე.
დინოფლაგელატები ეუკარიოტული ერთუჯრედიანი წყალმცენარეების ჯგუფია, რომლებიც ორ განსხვავებულ ფლაგელას ატარებენ. ისინი ძირითადად ზღვის პლანქტონს წარმოადგენენ და ცნობილია სიმბიოზური მიკრობული საზოგადოებების შენარჩუნებით.
ბოლოდროინდელ კვლევაში, დინოფლაგელატთან ასოცირებული ბაქტერიების ერთუჯრედიანი გენომის ამპლიფიკაცია კითარისტეს რეგიუსი გამოვლინდა 238 კბპ სიგრძის უაღრესად უჩვეულო წრიული თანმიმდევრობის არსებობა 28.9%-იანი დაბალი GC (გუანინ-ციტოზინის) შემცველობით. აღმოჩნდა, რომ თანმიმდევრობა წარმოადგენდა პროკარიოტის სრულ გენომს. შემდგომმა ანალიზმა აჩვენა, რომ ამ გენომის მატარებელი ორგანიზმი არქეონია. აქამდე ცნობილი არქეულის ყველაზე პატარა სრული გენომი იყო 490 კბპ სიგრძის გენომი. ნანოარქეული ეკვიტანები. ამ კვლევაში აღმოჩენილი არქეონის გენომი ამ ზომის ნახევარზე ნაკლებია, თუმცა აღმოჩნდა, რომ ის ძალიან სრულყოფილია. შემდგომმა კვლევამ დაადასტურა, რომ ის მართლაც წარმოადგენს არქეონის სრულ გენომს და მას სახელი დაერქვა. Candidatus Sukunaarchaeum mirabile.
ახლად აღმოჩენილი არქეონი Ca. სუკუნაარქეუმ მირაბილე ავლენს გენომის უკიდურეს შემცირებას, რადგან მისი გენომი მხოლოდ 238 kbp-ია (შედარებისთვის, ტიპიური არქეების გენომის ზომა დაახლოებით 0.5-დან 5.8 Mbp-მდეა, ხოლო ვირუსების გენომის ზომა 2 kb-დან 1 Mbp-ზე მეტამდე მერყეობს). გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ მას გენეტიკური ინფორმაციის დამუშავების უკიდურესი ფუნქციური მიკერძოება აქვს. ის ძირითადად აკოდირებს დნმ-ის რეპლიკაციის, ტრანსკრიფციისა და ტრანსლაციის მექანიზმებს. მას არ გააჩნია თითქმის ყველა მეტაბოლური გზა, ამიტომ ავლენს სრულ მეტაბოლურ დამოკიდებულებას მასპინძელზე.
Ca. სუკუნაარქეუმ მირაბილე ვირუსებს ჰგავს მინიმალური გენომით, რომელიც გენეტიკური თვითგაგრძელებისა და მეტაბოლური რედუქციით გამოწვეული აბსოლუტური დამოკიდებულების გამოა. თუმცა, ვირუსებისგან განსხვავებით, სუკუნაარქეუმ მირაბილი ფლობს საკუთარ ტრანსკრიფციულ და ტრანსლაციურ აპარატს და რიბოსომებს. მას არ აკლია რეპლიკაციის მექანიზმის გენები და ამისთვის მასპინძელზე არ არის დამოკიდებული. ეს არის უჯრედულ ერთეულებსა და ვირუსებს შორის მთავარი განსხვავება. სუკუნაარქეუმ მირაბილი ფუნდამენტურად უჯრედული ერთეულია, რომელიც მხოლოდ რეპლიკაციურ ბირთვს ინარჩუნებს და რომელიც ვირუსული არსებობის გზას მიუახლოვდა.
ერთად სუკუნაარქეუმ მირაბილი უჯრედულ ერთეულებსა და ვირუსებს შორის დამაკავშირებელ კავშირად მოჩანს ეს აღმოჩენა და უჯრედული სიცოცხლის მინიმალურ მოთხოვნებზე დაფიქრებას გვაიძულებს.
***
წყაროები:
- ჰარადა რ., et al 2025. უჯრედული ერთეული, რომელიც ინარჩუნებს მხოლოდ რეპლიკაციურ ბირთვს: ფარული არქეული შტო ულტრაშემცირებული გენომით. წინასწარი ბეჭდვა bioRxiv-ზე. წარდგენილია 02 წლის 2025 მაისს. DOI: https://doi.org/10.1101/2025.05.02.651781
***
სტატიები:
- სინთეზური მინიმალისტური გენომის მქონე უჯრედები გადიან ნორმალურ უჯრედულ დაყოფას (5 წლის 2021 აპრილი)
- ევკარიოტები: ისტორია მისი არქეალური წინაპრების შესახებ (დეკემბერი 31)
- Thiomargarita magnifica: ყველაზე დიდი ბაქტერია, რომელიც ეჭვქვეშ აყენებს პროკარიოტის იდეას (ივნისი 25)
***
