Гены для жизни

Человеческое тело, все его реакции и свойства, зависят от 35000 генов, включающих в себя 3 миллиарда элементов ДНК. Даже бактерия требует для своего метаболизма нескольких тысяч генов. Ученых заинтересовало, сколько минимум генов достаточно, чтобы организм поддерживал свою жизнедеятельность?

Немецкие ученые в 2002 году обнаружили весьма необычного микроба, живущего на вулканическом дне моря в северной Исландии. Эта бактерия размножается в очень агрессивной среде, с высокой температурой, отсутствием кислорода и избытком серы в воде, вызванными вулканической активностью. Новый микроорганизм получил название Nanoarchaeum equitans ("простейший карликовый наездник"), отражающий тот факт, что эта бактерия живет на поверхности гораздо большего по размеру микроорганизма под названием Ignicoccuis ("огненный шар"), от которого зависит ее жизнедеятельность.

Карликовый наездник очень мал - его размеры не превышают 400 нанометров, что позволяет поместить 6 миллионов таких зверушек на острие иглы. Это самый маленький живой микроорганизм, если не брать во внимание вирусы, статус которых в этом отношении не определен. В организме этой бактерии насчитывается 490,885 нуклеотидных пар. Каждые 3 пары формируют аминокислоту, сотни и тысячи аминокислот формируют молекулу протеина.. Ген в теле микроорганизма содержит длинные цепочки ДНК, в которых может информация о живом существе, при этом далеко не все молекулы ДНК кодируют генетическую информацию.Можете себе представить, какое мизерное количество генов использует организм для жизнедеятельности!

У данного микроорганизма отсутствуют гены, контролирующие многие необходимые процессы метаболизма, он не может синтезировать большинство нуклеотидов, иминокислот и липидов. Все эти вещества хитрый микроб получает от своего "хозяина". В ряде случаев он не может даже образовывать собственные молекулы АТФ (молекулы, переносящие энергию в организме).

И вот в 2006 году исследователи обнаружили еще более примитивную и меньшую по размеру бактерию Carsonella ruddii, которая живет внутри особых клеток насекомого из семейства тли. Этот микроб в три раза меньше, чем карликовый наездник, и содержит всего 159,662 пар ДНК, которые образуют 182 протеин-кодирующих гена. Ее хозяин-тля питается растительными соками, которые богаты сахаром, но не содержат протеинов. Протеины вырабатывают живущие в ней микроскопические бактерии (Carsonella ruddii) , о которых я написал в начале абзаца, и делятся ими с "хозяином". Друг без друга они просто не выжили бы. Вот вам и симбиоз.

Эта маленькая бактерия живет в стабильной среде (внутри клетки), поэтому ей не требуется сложных процессов метаболизма, как более сложным бактериям, живущим "снаружи", на животных, в воде и воздухе. Скорее всего, со временем она встроила свои гены в клетки хозяина, заставив его вырабатывать необходимые вещества, а сама утратила это свойство. В клетках растений и животных есть особые структуры, которые ученые называют органеллы, которые выполняют различные функции, и образованы, как считается, из особых микроскопических бактерий, "вросших" со временем в клетку. К примеру, органеллы, которые занимаются производством энергии, называются митохондрии, и они имеют свою собственную ДНК, оставшуюся в наследство от образовавших их микроорганизмов. Возможно, со временем бактерия Carsonella ruddii также передаст все свои функции клетке-хозяину и превратится в органеллу, став одной из многих в составе клетки...