«Апостериори»: Ранее неизвестная органелла в клетках микроорганизмов может влиять на метановые выбросы коров

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Международная группа исследователей обнаружила ранее неизвестную органеллу в клетках микроорганизмов, обитающих в пищеварительной системе жвачных животных. По мнению авторов работы, именно эта структура может играть важную роль в образовании метана – одного из наиболее значимых парниковых газов.

Жвачные животные, такие как коровы, овцы и козы, не способны самостоятельно переваривать целлюлозу – основной компонент растительной пищи. Эту задачу выполняют многочисленные микроорганизмы, населяющие рубец – первый и самый крупный отдел их желудка. В процессе переработки растительного материала некоторые из этих микроорганизмов выделяют водород. Затем другие микроорганизмы – археи-метаногены – используют его для производства метана, который впоследствии выделяется в атмосферу.

До сих пор основное внимание исследователей было сосредоточено именно на метаногенах. Однако в новой работе учёные решили подробнее изучить других обитателей рубца – инфузорий. Это относительно крупные одноклеточные организмы, которые также участвуют в расщеплении растительной пищи.

Авторы исследования проанализировали геномы сотен видов рубцовых инфузорий и обнаружили у некоторых из них необычную внутриклеточную структуру. Новую органеллу исследователи назвали hydrogenobody. Судя по всему, её основная функция заключается именно в производстве водорода.

Особый интерес представляет происхождение этой структуры. По мнению авторов работы, новая органелла является сильно изменённым потомком митохондрий. Митохондрии присутствуют почти во всех клетках животных, растений и грибов и обычно обеспечивают клетку энергией с использованием кислорода. Однако в бескислородной среде рубца обычные митохондрии оказываются бесполезны. Поэтому в ходе эволюции они могли преобразоваться в специализированную органеллу, приспособленную к работе в таких условиях.

Исследователи также сравнили состав микробиома более чем ста молочных коров с объёмом выделяемого ими метана. Результаты показали, что повышенная численность инфузорий, содержащих новую органеллу, связана с более высокими метановыми выбросами. Это не доказывает причинно-следственную связь напрямую, однако хорошо согласуется с предложенным механизмом: чем больше водорода производят инфузории, тем больше сырья получают метаногенные археи.

Авторы подчёркивают, что речь пока не идёт о готовом способе сокращения выбросов парниковых газов. Тем не менее результаты открывают новое направление исследований. Если учёным удастся понять, как именно регулируется работа hydrogenobody, в будущем это может помочь снизить образование метана без существенного воздействия на пищеварение животных.

Впрочем, значение работы не ограничивается климатическими исследованиями. Возможно, наиболее неожиданным результатом стало само открытие новой органеллы. Хотя строение клетки изучается уже более ста лет, биологи продолжают обнаруживать ранее неизвестные внутриклеточные структуры. Новая работа показывает, что даже в хорошо исследованных экосистемах могут скрываться важные элементы клеточной организации, происхождение и функции которых ещё только предстоит выяснить.