Микробы-симбионты внутри червей или моллюсков — явление не такое уж необыкновенное. Они есть, например, у червей, живущих на черных курильщиках, и у нескольких семейств двустворчатых моллюсков. Обычно симбионты помогают хозяину синтезировать органику, а тот их ест вместе с полезными продуктами, которые те создают. Есть симбионт и у червя Paracatenula.
Это маленький, всего в несколько миллиметров длиной, плоский червь, который живет на морском дне. В нем живут бактерии Candidatus Riegeria santandreae, которые составляют от трети до половины массы тела своего хозяина. Бактерия представляет собой хемоавтотрофный организм, то есть она окисляет неорганические вещества, чтобы получить энергию для синтеза органических. Ученые из Института морской микробиологии Общества Макса Планка в Бремене, Харальд Грубер-Водичка и его коллеги, исследовали червей и его симбионта, чтобы точно установить, как он устроен, чем занят в черве и насколько это важно для хозяина.
Читайте также: Кащеевой смертью для тропических червей стали их внутриклеточные бактерии
Ученые секвенировали геном бактерии. Оказалось, что он очень мал — всего 1,34 миллиона пар оснований. Для сравнения: геном свободноживущих бактерий из того же семейства, что и симбионт Rhodospirillaceae, состоит из 4,29—4,97 миллиона пар, а в человеческом более 6 миллиардов пар оснований. Анализ генома показал, что он практически полностью состоит из генов, полезных для хозяина: белки, которые он кодирует, нужны по большей части для окисления сульфидов и синтеза органических веществ. Масс-спектрометрия показала, что в основном это трегалоза — простой сахар, состоящий из двух остатков глюкозы, и полигидроксиалканоаты, полиэфиры, в виде которых микробы часто запасают углерод и энергию.
Микроскопия показала, что бактерия-симбионт живет внутри особых клеток тела червя — бактериоцитов, которые собраны в питательный орган — трофосому. Как оказалось, в отличие от других пар «хозяин—симбионт», у червя с микробом практически мир и согласие. Хозяин не ест бактерию, а только получает от нее провиант, который та выделяет с помощью везикул — пузырьков с синтезированными веществами, образующимися внутри клетки и потом раскрывающимися на мембране, выпуская содержимое в хозяина. В отличие от всех других симбионтов, микроб не только производит питательные вещества, но и запасает их для своего хозяина, причем столько, что тот может вообще не есть самостоятельно. У него даже нет ни рта, ни пищеварительной системы.
Сравнение генома микроба с геномом его родственников по семейству показало, что вид Candidatus Riegeria santandreae возник не менее 500 миллионов лет назад. Это значит, что симбиоз червя и микроба, описанный в статье бременских ученых, самый древний из известных и возник на заре появления плоских червей.
Изученный авторами случай — пример уникальной гармонии хозяина с симбионтом. Ни одно другое животное не достигло такого плотного взаимодействия со своим подселенцем: геном бактерии сжался до необходимого хозяину объема, сожитель обитает в специально отведенных клетках, а хозяин взвалил на своего симбионта всю ответственность за накопление первичной энергии и фиксацию углерода. Более крепкий союз существует только между митохондриями и клетками эукариот. Кстати, митохондрии, возможно, и произошли от альфа-протеобактерий — того же класса, к которому относится и житель плоского червя.
Максим Абдулаев