Организмы — продукт среды, в которой они живут и эволюционируют. Физический мир подчиняется универсальным законам — термодинамики, гравитации, — но биологических законов мало. Для биологов вроде меня открытым остаётся вопрос: как условия среды формируют облик организмов и диктуют, как они живут, дышат и двигаются.
Организмы способны приспосабливаться к самым разным условиям — от солёной воды до экстремальной жары или холода и меняющегося климата. Большинство изученных эукариотических организмов с клетками, похожими на наши, живут при температурах, близких к температуре человеческого тела, — в среднем около 95 °F (35 °C).
Организмы, процветающие при более высоких температурах, — термофилы — могли бы напрямую ответить на вопрос, как температура влияет на правила жизни. Эти правила помогают учёным узнать больше о том, где может существовать жизнь. В исследовании, опубликованном в сентябре 2026 года, наша научная группа обнаружила нового термофила, способного выживать в более горячих условиях, чем любой ранее зафиксированный.
Открытие жизни на новом пределе
Эукариотические клетки, как и клетки нашего тела, содержат органеллы — ядра и митохондрии. Об эукариотических организмах в экстремальных условиях сообщают реже, чем о бактериях, и на основе наблюдений грибов при 140 °F (60 °C) учёные предполагали, что эукариотическая жизнь физически невозможна выше 143 °F (62 °C).
В нашем новом исследовании команда выделила и охарактеризовала одноклеточный эукариот Incendiamoeba cascadensis, способный размножаться при 145 °F (63 °C). Это открытие знаменует самую высокую температуру, когда-либо зафиксированную для эукариотической жизни.
Наша команда обнаружила Incendiamoeba cascadensis в геотермальных источниках национального парка Лассен-Волканик в Северной Калифорнии, но мы подозреваем, что она может встречаться и в других геотермальных районах мира.
Как и многие амёбы — клетки, меняющие форму при движении, — Incendiamoeba является фуражиром. Она может перемещаться в поисках пищи и благоприятных условий. Она активно ползает при 147 °F (64 °C), но ещё несколько градусов — и она впадёт в защитное состояние, похожее на спячку.
Что отличает термофилов?
Хотя бактерии, как зафиксировано, живут при температуре до 212 °F (100 °C), неясно, почему эукариотические клетки менее устойчивы к высоким температурам и другим экстремальным условиям. Существует множество теорий: наши клетки имеют более защитные мембраны, включая несколько мембран внутри каждой клетки, окружающих органеллы. У нас также есть сложный молекулярный механизм, поддерживающий крупные геномы, и динамичный цитоскелет — сеть белков, позволяющая клеткам двигаться.
Как и другие эукариоты, Incendiamoeba имеет органеллы, активный цитоскелет и относительно крупный геном, — так что же позволяет ей сохраняться там, где другие не могут? Пока Incendiamoeba показала, что мы ещё не знаем, какие части эукариот в целом несовместимы с высокой температурой.
Как человек, исследующий явления на молекулярном уровне, я всегда думаю о том, как движутся молекулы и как движение усиливается с температурой. При более высоких температурах связи, удерживающие белки вместе, подобно липучке, могут разворачиваться, мешая им выполнять жизненно важные функции. Эукариоты эволюционно приобрели белки-помощники — белки теплового шока, — которые обнаруживают разворачивание белков и помогают им снова свернуться.
Так может, у Incendiamoeba просто больше таких белков-помощников? Наша команда обнаружила, что у неё действительно большой запас белков теплового шока, но производство этих белков требует много энергии, и они сами должны быть свёрнуты, так что больше помощников — вероятно, не полный ответ.
У Incendiamoeba также есть уникальный набор строительных блоков белков, хорошо удерживающих белки вместе. Однако этот состав может лишь компенсировать тот факт, что белки легче разрушаются с ростом температуры.
Мы можем изучить гены Incendiamoeba, которые включаются — или усиливаются — при повышении температуры. Многие из этих генов неизвестны. Возможно, один из этих загадочных генов и есть ключ к её способности выдерживать высокие температуры. Однако более вероятно — и, на мой взгляд, гораздо интереснее, — что существует симфония небольших изменений, которые этот организм эволюционно приобрёл и которые дают ему уникальные способности.
Исследуя Incendiamoeba и находя других подобных ей, мы сможем определить эти изменения и узнать о ключевых принципах того, как работает жизнь на нашей экологически разнообразной планете.
Источники: научная статья об Incendiamoeba cascadensis (сентябрь 2026 г.); материал основан на исследованиях Анджелы Оливерио, Берил Раппапорт и коллег; изображения — SmallRex/Wikimedia Commons (CC BY-SA), A.M. Oliverio (CC BY), K. Skruber (CC BY).
Ваш комментарий