Польские исследователи провели детальный анализ генома простейшего Monocercomonoides exilis, — единственного на данный момент известного эукариотического организма без митохондрий. Результаты, опубликованные в журнале Molecular Biology and Evolution, говорят о том, что в остальном это вполне обыкновенное простейшее, не уступающее по сложности своим ближайшим родственникам.

В 2016 году исследователи из Университета Варшавы сообщили об открытии необычного одноклеточного без митохондрий. Это базовая органелла есть у всех эукариот хотя бы на небольшом участке жизненного цикла, и метамонада Monocercomonoides exilis оказалась единственным исключением из этого правила. По-видимому, эта потеря не сильно ему мешает: организм был выделен из кишечника шиншиллы — бедного кислородом места, в котором для митохондрий «работы» мало. Предварительный анализ генома этого уникального существа показал, что помимо прочего M. exilis потерял гены нескольких других белков, завязанных на работу митохондрии, но сумел компенсировать это, заменив их на аналоги бактериального происхождения.

Утрата столь консервативной органеллы поднимает вопрос о том, почему это произошло и как отразилось на жизни клетки. На примере пластид — почти таких же консервативных органелл растений и водорослей — мы видим, что их утрата часто ассоциирована с паразитическим образом жизни и общей миниатюризацией генома, из которого выкидывается всё лишнее. Первооткрыватели M. exilis,Анна Карнковска (Anna Karnkowska) и ее коллеги продолжили работу над геномом этой метамонады с целью проверить, насколько он сложно устроен и чем он отличается от геномов ближайших родственников с митохондриями.

К удивлению исследователей, структура генома M. exilis оказалась похожа по своей сложности на других эукариот и даже превосходила в этом геномы других метамонад вроде Giardia intestinalis или Trichomonas vaginalis. На это указала доля родственных генов с другими организмами: они в изобилии находились у видов никогда не проходивших через миниатюризацию и сохранивших много древних генов.

Дополнительная проверка показала, что отдельные не связанные с митохондриями клеточные механизмы тоже не «урезаны»: исследователям удалось найти большинство обычных белков хроматина, систем синтеза и починки ДНК, а также транскрипции и трансляции. Кроме того, эта метамонада обладает внушительным цитоскелетным аппаратом, включающим в себя «фирменный» для оксимонад аксостиль, четыре жгутика и более-менее стандартный набор белков для их обеспечения. Исследователи проверили и другие клеточные системы, но тоже не обнаружили в них чего-либо сильно выделяющего M. exilis на фоне других эукариот.

Часто уменьшение генома влечет за собой потерю интронов, но и эта черта оказалась выражена у M. exilis крайне слабо: 32000 интронов против меньше чем сотни у других паразитических монад. Интересно, что большое количество интронов увеличивает энергетические затраты клетки на транскрипцию и это должно быть особенно важно при отсутствии митохондрий — главных энергетических станций клетки. Но, исходя из наблюдаемого количества интронов, для M. exilis этот фактор не критичен и он вполне способен обеспечить себя АТФ и без аэробного дыхания.

Таким образом исследователи не обнаружили у этой метамонады никаких уникальных особенностей кроме отсутствия митохондрий. Это необычно, потому что чаще всего потеря одних консервативных функций сопровождается довольно масштабными изменениями других — как в случае паразитического растения Balanofora, утратившего способность к фотосинтезу.