25.01.2012

Термоустойчивые микробы оказались прекрасным объектом моделирования эволюции

«Жизнь есть способ существования белковых тел», – уверял нас некогда Фридрих Энгельс в своей книге «Диалектика природы». Но ни диалектика, ни вся философия не помогли биологам открыть истинную природу жизни. Стало понятно только, что жизнь невозможна без управления информационными и энергетическими потоками. В первом случае речь идет о молекулах, сохраняющих генетическую информацию, а во втором – необходимо помнить о птицах и млекопитающих, каким-то образом поддерживающих постоянную температуру, выход за узкие пределы которой грозит смертью. Однако даже на уровне низкоорганизованных микроорганизмов отклонения могут достигать более 100 градусов Цельсия. Речь прежде всего идет об организмах, обитающих в воде знаменитого антарктического подледного озера.

Однако жизнь скорее всего начиналась в глубинах океана, вблизи донных горячих источников, которые были случайно открыты в апреле 1991 года в 900 километрах от мексиканского города Акапулько. Вода оказывается перегретой в результате того, что вырвавшаяся магма имеет температуру 1200 градусов. Она богата токсичным сероводородом, восстановление которого дает энергию для развития микробного «мата» в виде эдакого живого слоя, привлекающего к нему креветок и крабов, а также рыб-падальщиков.

После выедания микробных слоевищ вокруг донных ключей появляются мелкие трубчатые черви. Еще через некоторое время «мелких» сменяют их гигантские родственники – Riftia pachyptila, название которым дали по рифтам – разломам океанического дна. Им на смену приходят двустворчатые моллюски, родственниками которых являются всем известные устрицы.

Откуда же вокруг ключей с их нагретой до точки кипения водой появляется жизнь, если биохимия учит нас, что белки разрушаются (денатурируют) при температуре свыше 40 градусов. Что-то тут не так.

«Старая» жизнь способна на новые трюки, что лишний раз доказано специалистами Калифорнийского университета в Беркли и Мэрилендского, которые нашли в горячем источнике Грейт Бойлинг Спрингс (boiling – «кипящий») северной части штата Невада гипертермофильный микроб из группы архей. Археи были выделены в 1970-х, когда стало ясно, что они стоят в стороне от всем известных бактерий и эукариот с их клеточным ядром. (Представителями эукариот являемся и мы с вами – люди планеты Земля.) Микроб, найденный в Неваде, живет в источнике при температуре воды 94–95 градусов Цельсия за счет разложения растительной клетчатки (целлюлозы), перерабатываемой с помощью фермента целлюлазы, сохраняющем активность до 109 градусов!

Новое открытие позволяет использовать белковый энзим в промышленном производстве для переработки отходов древесины. Сегодня для этого применяют сильные щелочи или кислоты, что приводит к загрязнению экологии и быстрому пожелтению газет. Не будем забывать также и о бурно развивающейся геномике. Ведь быстрая расшифровка генома невозможна без термостойкого фермента полимеразы Таq, найденного у микроорганизма Thermophilus aqueus, обитающего в горячем источнике Йеллоустонского парка.

Ученые, сообщение которых появилось в Nature Communications, выращивали микроб на кристаллической целлюлозе, что позволило им получить достаточную массу для расшифровки генома. Так были выделены три гена, ответственные за деградацию клетчатки. Протеиновые инженеры надеются собрать спектр различных гипертермофильных целлюлаз, что позволит создать комплекс для промышленного использования даже при более низких температурах.

В сугубо теоретическом плане ферментная модель явится прекрасным полигоном исследования эволюционной природы природного разнообразия, что сегодня просто недостижимо для эволюционистов. Ведь аксиомой всех их «глубокомысленных» споров является то, что эволюционные эксперименты невозможны по определению.

А тут – такая превосходная модель, поверяемая законами квантовой физики и термодинамики, не говоря уже о химии аминокислот и их взаимодействии…

Игорь Эруандович Лалаянц

Источники:

1. ng.ru