24 March 2022, 16:00

Новые виды хищных простейших помогут объяснить раннюю эволюцию одноклеточных

Российские ученые обнаружили совершенно новые виды телонемид — простейших, — которых ранее не замечали в природе. Шесть новых представителей отличаются от уже известных науке видов особенностями клеточного строения, в частности цитоскелетом. Полученные данные помогут ученым понять эволюцию этого внутреннего каркаса одноклеточных организмов, что объяснит их происхождение и родственные связи с другими группами живых существ.

Новые виды хищных простейших помогут объяснить раннюю эволюцию одноклеточных
Клетки Telonema rivulare: морфология и деление
Source: Tikhonenkov et al. / Biol. Open, 2022

Telonemia — группа малоизученных микроскопических хищников со жгутиками. Они относятся к эукариотическим, то есть ядерным, организмам и сочетают в себе признаки довольно далеких друг от друга групп, в которые входят инфузории, некоторые водоросли и грибоподобные паразиты, а также другие разнообразные существа. Вероятно, телонемиды выступают современным аналогом предкового эволюционного звена для них. 

Особый интерес ученых вызывает строение цитоскелета телонемид, которое делает их одними из самых сложно устроенных эукариот. Он состоит из множества микротрубочек и микрофиламентов, охватывающих спинную и брюшную стороны организма. Цитоскелет укрепляет клетку изнутри и участвует в хищническом питании: благодаря открыванию и замыканию микротрубочкового аппарата телонемиды могут с легкостью ловить добычу, а именно других простейших. Это происходит как бы за счет «втягивания живота» и формирования полости, в которую попадает жертва. 

По данным последовательностей ДНК из природных проб, в водных экосистемах могут существовать более ста видов неизвестных науке телонемид, из которых до настоящего исследования было описано только два. Поэтому на сегодняшний день невозможно точно охарактеризовать процесс эволюционных морфологических преобразований, которые привели к существованию огромного разнообразия родственных телонемидам организмов. В связи с этим существует необходимость исследовать новых представителей группы. 

Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок) обнаружили и описали новые виды Telonemia, тем самым расширив представления о разнообразии простейших. Этих одноклеточных, которые способны обитать как в пресной, так в соленой воде, биологи обнаружили в Белом и Карском морях, а также в реке Сахрай в Адыгее и на земле Франца-Иосифа. Ученые использовали в работе с образцами необычный подход: чтобы отобрать именно телонемид, они буквально ловили их на живца, а именно на специальную суспензию клеток простейших. Внешний вид организмов изучили под микроскопом, а также проследили за их реакцией на изменение температуры и солености воды. Все это позволило исследователям убедиться в том, что в образцах оказались новые виды.

Наблюдения за телонемидами, помещенными в воду разной температуры показали, что большинство организмов не выживали при +25°С, но оставались жизнеспособными при 0°С. Это свидетельствует о том, что телонемиды хорошо переносят холодную и соленую воду, сохраняя все свои способности для питания и размножения, и, как предполагают авторы, доказывает, что их предок был морским и холодолюбивым. 

Телонемиды являются сестринской группой по отношению к огромному числу других групп живых существ, среди которых, например, многие водоросли, инфузории, фораминиферы (одноклеточные с раковинкой). Они совершенно не похожи друг на друга, но произошли от общего предка, который мог напоминать жгутиковых телонемид. Исследование показало, что, во-первых, телонемиды чрезвычайно сложно устроены, а во-вторых, разные их виды сильно отличаются друг от друга и имеют признаки, схожие с родственными им таксонами. Например, некоторые имеют на жгутике уникальные волоски-мастигонемы, состоящие из трех члеников. Точно такие же волоски присутствуют на жгутиковых клетках бурых, золотистых и диатомовых водорослей, обосновывая общность их происхождения. Это говорит о том, что телонемаподобные простейшие в прошлом могли быть предками ныне существующих крупных таксонов эукариот. 

«Наше исследование проясняет происхождение и эволюцию “ЦАРЯ эукариот”, а именно супергруппы TSAR. Аббревиатура TSAR является названием таксона, включающего жгутиконосцев Telonemia и их гигантскую сестринскую группу SAR (страменопилы, альвеоляты и ризарии), которые охватывают до половины всего видового разнообразия эукариот на планете и включают многие важные свободноживущие и паразитические виды. Телонемиды дают возможность изучить происхождение и эволюцию морфологических преобразований и фундаментальных клеточных инноваций в таксонах группы SAR и, в более общем плане, внести свой вклад в наше понимание разнообразия эукариот и их жизненных стратегий», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Денис Тихоненков, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института биологии внутренних вод РАН.

 

Source:  Пресс-служба РНФ

Read also

В диких мышах обнаружили потенциально опасных для человека аэромонад
Эти микроорганизмы вызывают тяжелые заболевания водных обитателей, а у человека к последствиям тяжелее диареи приводят только в случае ослабленного иммунитета. Найденные штаммы проявили способность к разрушению эритроцитов и множественную лекарственную устойчивость
Ecology
Epidemiology
Microbiology
17 March 2023
Водорослевая биоиндикация загрязнения медью оказалась не столь очевидной
Новое исследование почвенных микроводорослей показало, что их реакция может быть абсолютной противоположной в зависимости не только от концентрации собственно металла, но и плотности клеточной культуры, вещества-загрязнителя, среды культивирования и даже штамма одного вида
Algology
Ecology
Microbiology
31 January 2023
Биологи обнаружили необычные вирусы симбионтов беломорских мшанок
Полученные авторами данные также опровергают популярную теорию о том, что эти морские беспозвоночные получают симбионтов по наследству от родительских организмов
Microbiology
Virology
Zoology of invertebrates
27 January 2023
Бактериальные пленки послужат «годовыми кольцами» для пластикового мусора
По ним авторы новой работы предложили определять возраст пластика; также они описали, как обрастание биопленками мусора в Черном море изменяется по сезонам
Algology
Ecology
Microbiology
18 January 2023
Ученые выяснили, почему чукотские киты пахнут больницей
Наиболее вероятный виновник — 2,6-дибромфенол, который вырабатывают черви-полихеты — основная пища прибрежных китов. Именно из-за этого вещества мясо таких китов становится непригодным в пищу
Analytical chemistry
Ecology
Physiology
Zoology of invertebrates
Zoology of vertebrates
9 January 2023
Биологи обнаружили пять новых видов и один новый род пиявок в Арктике
Среди них оказалась уникальная находка - реликтовая, очень древняя и редкая пиявка
Ecology
Genetics
Zoology of invertebrates
27 December 2022