Эукариоты древности шокировали учёных. Древние клетки хранили яд в вакуолях

Международная группа учёных впервые показала, как ранние эукариоты научились нейтрализовать смертельно опасный мышьяк более чем 2 млрд лет назад.

Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, переворачивают представление о скорости и сложности ранних эукариотических адаптаций. Учёные предполагают, что способность изолировать арсен играла ключевую роль в эволюции клеточных механизмов детоксикации и дала старт дальнейшей диверсификации (разнообразию) сложных форм жизни.

Следующим шагом станет поиск аналогичных "арсеновых отпечатков" в слоях того же возраста по всему миру и экспериментальное воссоздание резервуаров для токсинов в современных микроводорослях.

С помощью инновационных рентгеновских методик исследователи обнаружили в окаменелостях Франсвилльского бассейна (Габон) скопления арсена в отдельных "отсеках" клеток — свидетельство того, что одноклеточные микроорганизмы эукариотического типа сознательно изолировали токсин, чтобы выжить в условиях резкого повышения содержания мышьяка в океане.

Период, когда жёсткий экологический отбор вынудил живые системы искать новые стратегии защиты, совпал с Великой Диоксигенацией — первым массовым ростом кислорода в атмосфере Земли.

Окисление океанических вод активировало превращение арсенида в более ядовитый арсенат, который конкурирует с фосфатом — основным "строительным материалом" для ДНК и АТФ. Учёные из Кардиффского и Пуатье университетов вместе с коллегами из Франции, США и Австралии установили: уже тогда эукариоты запасали арсен в специальных вакуолях, препятствуя его проникновению в жизненно важные биохимические пути.

"Хранение мышьяка в отсеках — это не побочный эффект окаменения, а преднамерённая адаптация к новым токсичным условиям", — подчёркивает соавтор работы, профессор Эрнест Чи Фру из Кардиффского университета.

Отличить биогенные арсеновые структуры от минеральных залежей учёным помогла детальная карта распределения атомов мышьяка, полученная методом синхротронного микрозондирования.