Учёные нашли амёбу, способную размножаться при температуре 63 °C

Учёные обнаружили новый вид амёбы, способный расти и делиться при температуре 63 °C — выше, чем любой другой известный эукариотический организм. Incendiamoeba cascadensis, найденная в геотермальных источниках национального парка Лассен-Волканик в Калифорнии, сохранила подвижность даже при 64 °C и смогла восстановиться после кратковременного нагрева до 70 °C.

Эукариотами называют организмы, клетки которых имеют оформленное ядро и другие внутренние структуры. К ним относятся животные, растения, грибы и многочисленные одноклеточные организмы. До сих пор верхним подтверждённым пределом их роста считалась температура около 60 °C, при которой способны размножаться некоторые грибы и красные водоросли. Для амёб предыдущий известный максимум составлял около 57 °C.

Новый организм обнаружила международная группа под руководством Берил Раппапорт и Анджелы Оливерио из Сиракузского университета. Исследователи собирали образцы в геотермальных ручьях национального парка Лассен-Волканик в 2023–2025 годах. Амёбу удалось выделить в 14 из 20 исследованных точек, где температура воды составляла от 49 до 65 °C.

Новый род получил название Incendiamoeba, что можно перевести как «огненная амёба», а видовое название cascadensis связано с Каскадными горами, где находится место находки.

В лаборатории учёные проверили рост амёбы при 17 разных температурах от 30 до 64 °C. Она не размножалась при 40 °C и ниже, начинала расти примерно с 42 °C, а наиболее быстро размножалась при 55–57 °C. Рост продолжался вплоть до 63 °C. Таким образом, организм относится к настоящим теплолюбивым видам и не просто переносит жару, а нуждается в высокой температуре для нормальной жизнедеятельности.

Чтобы убедиться, что клетки действительно размножаются при рекордной температуре, исследователи наблюдали процесс митоза. Микроскопия показала клетки, находившиеся на разных стадиях деления при 63 °C. Это позволило отличить настоящую репликацию от простого кратковременного выживания в жаркой среде.

При 64 °C амёбы уже не демонстрировали устойчивого размножения, но продолжали двигаться. При дальнейшем нагревании клетки начинали округляться и переходить в состояние, напоминающее защитную цисту. При 66 °C этот процесс становился особенно заметным.

Пятиминутное воздействие температуры 70 °C переводило клетки в такое состояние, однако после охлаждения до 60 °C они снова восстанавливались и продолжали нормальный рост. После нагрева до 80 °C восстановить клетки уже не удалось. Таким образом, 63 °C является установленным пределом размножения, а способность кратковременно переживать нагрев оказалась ещё выше.

Исследователи также секвенировали геном Incendiamoeba cascadensis. В нём обнаружили повышенное число генов, связанных с поддержанием правильной структуры белков, сохранением стабильности генома и реакцией клетки на изменения окружающей среды. Среди них присутствуют гены белков теплового шока, которые помогают предотвращать повреждение и слипание белковых молекул при высокой температуре.

Сравнение показало и особенности самих белков амёбы. Их свойства напоминают некоторые приспособления бактерий и архей, живущих при экстремально высоких температурах. Это указывает на то, что совершенно разные группы организмов могут независимо приходить к похожим молекулярным решениям проблемы перегрева.

В природе Incendiamoeba cascadensis питается теплолюбивыми бактериями. Исследователи наблюдали, как клетки захватывают нитевидные бактерии, оптимальная температура роста которых составляет около 60 °C. Это означает, что амёба является частью полноценной пищевой цепи геотермальной экосистемы, а не случайным организмом, временно оказавшимся в горячей воде.

Поиск генетических последовательностей в тысячах образцов окружающей среды также выявил близкие следы таких амёб в геотермальных районах Новой Зеландии и Йеллоустонского национального парка. За пределами горячих источников подобные последовательности обнаружены не были, что указывает на тесную связь этой группы с высокотемпературными местообитаниями.

Результат сдвигает подтверждённую верхнюю температурную границу размножения эукариотических клеток с примерно 60 до 63 °C. Это не означает, что достигнут абсолютный предел для эукариот: авторы допускают, что в ещё малоизученных геотермальных экосистемах могут существовать организмы, способные размножаться при ещё более высокой температуре.

Исследование опубликовано в журнале Cell.