Новый вид инфузории использует бактерии как живой магнитный компас
Международная группа учёных под руководством специалистов из Мюнхенского университета имени Людвига — Максимилиана (LMU) обнаружила ранее неизвестный вид одноклеточного организма, который получил способность ориентироваться в магнитном поле Земли благодаря необычному симбиозу сразу с двумя разными микроорганизмами. Открытие позволяет по-новому взглянуть на эволюцию магниторецепции и показывает, что подобные способности могут возникать не только в результате эволюции одного организма, но и благодаря длительному сотрудничеству нескольких видов.
Новый организм получил название Tropidoatractus magnetotacticus. Это инфузория — эукариотический одноклеточный организм, клетки которого, в отличие от бактерий, имеют оформленное ядро. Учёные обнаружили её в бедных кислородом речных донных отложениях неподалёку от города Либревиль в Габоне.
До сих пор механизм магнитной ориентации хорошо изучен главным образом у магнитотактических бактерий, которые используют магнитное поле Земли как естественный компас. Однако происхождение аналогичной способности у более сложных одноклеточных организмов оставалось практически неизвестным.
Электронная микроскопия показала, что внутри клеток новой инфузории находятся цепочки крошечных частиц магнетита, напоминающие нити из жемчужин. Именно они позволяют организму ориентироваться в магнитном поле Земли и быстрее перемещаться в нужном направлении.
Наиболее неожиданным оказалось происхождение этих магнитных частиц. Исследование показало, что их создаёт не сама инфузория, а живущие внутри неё бактерии-симбионты. Таким образом, способность использовать магнитное поле Земли фактически обеспечивается внутренними бактериальными партнёрами.
«Когда мы впервые увидели эти клетки, сразу поняли, что столкнулись с чем-то необычным. Обнаружение того, что они ориентируются благодаря своим эндосимбионтам, показало совершенно новый способ использования магнитного поля Земли эукариотическими организмами», — рассказал один из ведущих авторов исследования Леон Кауб.
Дополнительные исследования и генетический анализ выявили ещё одного участника этой необычной системы. Помимо бактерий, производящих магнетит, инфузория содержит внутри клетки архей, вырабатывающих метан.
Эти археи перерабатывают продукты обмена веществ самой инфузории, создавая благоприятные условия для энергетического обмена всех участников симбиоза. Такая совместная работа особенно важна в бескислородных донных отложениях, где обитает организм.
Используя магнитное поле Земли в качестве ориентира, инфузория быстрее перемещается в глубокие слои донных осадков с низким содержанием кислорода. В сочетании с деятельностью бактерий и архей это позволяет всем участникам симбиоза значительно эффективнее выживать в экстремальных условиях.
По словам соавтора исследования Митали Читнис, открытие открывает новые перспективы в изучении происхождения магниторецепции. Полученные результаты свидетельствуют о том, что подобная способность может формироваться не только путём постепенной эволюции одного организма, но и благодаря долговременному симбиозу нескольких различных микроорганизмов.
Руководитель исследования, профессор Уильям Орси, считает, что обнаруженная система может оказаться далеко не уникальной. По его мнению, теперь, когда существование такого типа симбиоза подтверждено, учёные смогут обнаружить множество подобных объединений микроорганизмов в бескислородных средах, где они, вероятно, встречаются значительно чаще, чем предполагалось ранее.
Исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.