Малярийный плазмодий и водоросли имеют общие гены

Возбудитель малярии оказался потомком красных водорослей. К такому выводу подтолкнул ученых анализ пластидных ДНК, взятых у ближайших родственников малярийного плазмодия.

О происхождении альвеолят – группы простейших, к которым относятся споровики и динофлагелляты, ученым известно очень мало. Возможно, ответ на вопрос нужно искать в клеточных органеллах, в которых протекает процесс фотосинтеза – в пластидах, считают многие специалисты.

Пластиды альвеолят имеют разное строение. Например, малярийный плазмодий, представитель типа споровиков и возбудитель опаснейшего заболевания -- малярии, имеет всего одну рудиментарную пластиду. Она сильно видоизменена. Ученые считают ее рудиментом, так как фотосинтезировать она не может. Возможно, когда-то малярийные плазмодии и фотосинтезировали, но потом пошли по другому эволюционному пути и стали паразитами. Что касается динофлагеллят, то эти организмы сохранили способность к фотосинтезу. Их пластиды содержат хлорофилл а, бета-каротин, ксантофиллы (эти пигменты есть и у высших растений) и хлорофилл с2. Динофлагелляты печально знамениты тем, что время от времени вспышки их численности приводят к образованию «красных приливов» – неприятного явления, когда огромные скопления микроскопических водорослей окрашивают воду в красный или бурый цвет. Некоторые виды таких водорослей вызывают массовую гибель рыб, а некоторые токсичны для человека.

Для ученых всегда оставалось большой загадкой, откуда пластиды попали к споровикам и динофлагеллятам, кто их предки? Похоже, загадку удалось разгадать группе профессора Патрика Килинга (Patrick J. Keeling) из университета Британской Колумбии. Ученые секвенировали пластидный геном нескольких представителей альвеолят и пришли к выводу, что те получили свои пластиды от красных водорослей. Впоследствии, по неизвестным пока причинам, часть генов из пластид стала мигрировать в ядра.

Недавно описанный вид поможет решить загадку

Внимание доктора Килинга привлек интересный вид Chromera velia. Этого представителя альвеолят впервые обнаружили и описали в 2008 году доктор Роберт Мур из Сиднейского университета и его коллеги. Chromera velia образует симбиоз с коралловыми полипами. Новый вид выделили даже в отдельный тип, настолько он оказался необычен. Все дело в том, что согласно данным молекулярного анализа, C. velia -- ближайший родственник паразитических споровиков, в том числе и малярийного плазмодия. Но при этом имеет вполне нормальные пластиды, способные фотосинтезировать. Узнав о новом виде, профессор Килинг предположил, что пластиды споровиков, динофлагеллят и недавно описанного вида имеют одного предка. Следовательно, и содержащие их организмы -- тоже.

Чтобы докопаться до истины, профессор Килинг секвенировал пластидный геном из Chromera и из еще одного представителя фотосинтезирующих альвеолят -- водоросли без названия ССМЗ3155. Из теории профессора следует, что оба вида -- связующее звено между споровиками и динофлагеллятами.

Пластидные ДНК

Анализ пластидных ДНК позволил ученым выяснить, что предок у споровиков и динофлагеллят действительно один. И он принадлежит к отделу красных водорослей. Сейчас ученые пытаются ответить на вопрос, как споровики потеряли способность фотосинтезировать. Скорее всего, предполагает профессор Килинг, у этих организмов происходила активная миграция генов из пластид в ядро. У динофлагеллят также происходила миграция, но в меньшей степени. Почему гены стали покидать пластиды, ученым еще предстоит понять.

Статья с результатами исследований профессора Килинга и его коллег опубликована в последнем номере журнала PNAS.