Учёные обнаружили новый вид амёбы, который установил температурный рекорд среди эукариот — организмов, клетки которых имеют ядро. Incendiamoeba cascadensis продолжает размножаться при температуре 63 °C, а двигаться способна даже при 64 °C. Результаты работы опубликованы в журнале Cell.
На протяжении десятилетий верхней границей для размножения эукариот считали примерно 60 °C. Отдельные грибы и красные водоросли способны расти около этой отметки, однако убедительных примеров полноценного клеточного деления при более высокой температуре практически не было. Для сравнения, бактерии и археи переносят гораздо более экстремальные условия: некоторые из них размножаются при температурах около 100 °C и выше.
Амёба из горячего ручья
Необычный организм исследователи выделили из геотермального ручья в национальном парке Лассен в Калифорнии. Температура воды в местах отбора проб составляла от 49 до 65 °C. Амёбу находили там в течение трёх лет — с 2023 по 2025 год.
Генетический анализ показал, что перед учёными не просто необычная разновидность уже известной амёбы, а представитель нового рода. Его назвали Incendiamoeba — название происходит от латинского слова, связанного с огнём. Новый вид получил имя Incendiamoeba cascadensis в честь Каскадных гор, где его обнаружили.
Эксперименты показали, что комфортная для большинства организмов температура этой амёбе, напротив, не подходит. Она начинает размножаться примерно при 42 °C, лучше всего растёт при 55–57 °C, а верхняя граница полноценного размножения составляет 63 °C. Уже при 64 °C рост прекращается.
Авторы отдельно проверили, действительно ли при рекордной температуре происходит клеточное деление. С помощью микроскопии они увидели клетки в разных стадиях митоза при 63 °C. Это позволило исключить вариант, при котором организм лишь сохраняет активность или увеличивается в размерах, но не проходит полный цикл размножения.
При этом двигаться амёба способна и при 64 °C. При ещё большей жаре она переходит в защищённое состояние — образует цисту. После кратковременного нагрева до 70 °C клетки могли снова оживать, когда температуру снижали до 60 °C. После 80 °C такого восстановления исследователи уже не наблюдали.
Как клетка не «варится» при такой температуре
Высокая температура представляет серьёзную проблему прежде всего для белков и клеточных мембран. Белки могут терять нормальную структуру и слипаться друг с другом, а работа мембранных систем нарушается.
Анализ генома и активности генов I. cascadensis показал сразу несколько возможных механизмов защиты. При высокой температуре у амёбы активнее работают системы, отвечающие за правильное сворачивание белков, ремонт повреждений ДНК и внутриклеточный транспорт веществ между мембранными структурами.
Необычной оказалась и структура самих белков. На их поверхности меньше гидрофобных участков, которые при нагревании могут способствовать слипанию молекул. Кроме того, поверхность белков сильнее обогащена положительно заряженными аминокислотами. Похожие особенности ранее находили у бактерий и архей, приспособленных к очень высоким температурам. Авторы считают это примером сходного эволюционного решения одной и той же проблемы у совершенно разных организмов.
Исследование не означает, что найден новый абсолютный температурный рекорд жизни. Некоторые археи способны размножаться при температурах выше 100 °C. Однако для эукариот — гораздо более сложных клеток с ядром и внутренними мембранными структурами — прежнюю границу пришлось сдвинуть вверх.
Авторы предполагают, что среди обитателей геотермальных источников могут скрываться и другие подобные организмы. Сама Incendiamoeba cascadensis также представляет интерес как источник устойчивых к нагреванию белков, которые в будущем могут найти применение в биотехнологиях.
