Новые таксоны архей Asgard и их связь с эукариотами

Asgard — это выделенный в 2015 году суперфилум архей, число известных представителей которого постоянно растет благодаря метагеномике. В геномах представителей Asgard содержится наибольшее среди архей количество сигнатурных эукариотических генов, которые вовлечены в транспорт мембран, образование и транспорт везикул, связаны с цитоскелетом и убиквитиновой системой. Этот факт дает почву для неутихающих споров: был ли предок эукариот представителем Asgard или же он относился к группе, сестринской по отношению ко всем остальным археям?

Группа ученых под руководством профессора Мэна Ли (Шэньчжэньский университет) и доктора Евгения Кунина (Национальные институты здоровья, США) представила в Nature результаты сравнительного анализа 162 полных или практически полных геномов представителей Asgard, в том числе 75 новых геномов, полученных из метагеномных данных. Результаты работы пролили свет на ранее недооцененное разнообразие архей группы Asgard. Ученые выделили шесть новых филумов архей Asgard. Пять из них (Hodarchaeota, Kariarchaeota, Borrarchaeota, Baldrarchaeota и Hermodarchaeota) были названы в честь скандинавских богов и один, Wukongarchaeota, — в честь персонажа китайской мифологии. Анализ показал, что Wukongarchaeota — древняя, рано обособившаяся группа.

Используя новые данные, ученые построили универсальное филогенетическое дерево, включающее представителей всех трех доменов жизни — эукариот, архей и бактерии. Для построения дерева использовались 30 семейств универсальных белков, консервативных во всех доменах. Результат филогенетического анализа однозначно свидетельствует о двухдоменной топологии дерева жизни (эукариоты группируются с археями, а бактерии формируют отдельную удаленную группу), однако четкого ответа на вопрос о происхождении эукариот он не дал, поскольку положение эукариот на дереве сильно зависело от набора видов и генов, взятых для анализа. Наиболее вероятной топологией авторы считают ту, в которой эукариоты оказываются родственниками ветви Heimdallarchaeota–Wukongarchaeota, принадлежащей суперфилуму Asgard.

Важно отметить, что сравнительный анализ геномов Asgard позволил установить новые подробности их биологии. Авторы работы выделили ряд новых сигнатурных эукариотических генов в геномах Asgard, большинство из которых оказались связаны с везикулярным транспортом. Есть также гены, относящиеся к системе посттрансляционной модификации, кругооборота белков и шаперонов, компонентам цитоскелета, а также малым ГТФазам разных семейств. Такое обогащение геномов Asgard сигнатурными эукариотическими генами, по мнению авторов, само по себе служит убедительным свидетельством тесной эволюционной связи Asgard и эукариот.

Ученые также выяснили, что среди представителей Asgard встречаются анаэробные гетеротрофы, факультативные аэробные гетеротрофы и хемолитотрофы. Последний общий предок Asgard, вероятно, был миксотрофом, а его метаболизм сильно зависел как от потребления, так и от выделения H₂.