Изследователски екип от Карловия университет в Прага е открил Solarion arienae, изключително рядък и морфологично уникален едноклетъчен еукариот, който хвърля нова светлина върху ранната еукариотна еволюция.

Изследването, публикувано в Nature, разкрива, че Solarion представлява новодефиниран тип и заедно с няколко загадъчни протистни линии образува изцяло нова еукариотна супергрупа (царство), наречена Disparia. Забележително е, че Solarion запазва характеристиките на митохондриите на предците, за които се смяташе, че отдавна са изчезнали, предлагайки безпрецедентен поглед върху биологията на ранните еукариотни клетки.

Открито е скрито в лабораторна проба от морски ресничести, за които учените са се грижили, откакто са ги събрали от хърватски води през 2011 г. Но едва когато ресничестите внезапно умират, учените забелязват това ново, мъничко същество, което са нарекли Solarion arienae.

„Този ​​организъм ни позволява да надникнем в една много древна глава от клетъчната еволюция, която преди това можехме да реконструираме само косвено“, разказват биолозите Иван Чепичка (Ivan Čepička) и Марек Валт (Marek Valt) от Карловия университет в Чехия, водещи автори на изследването.

„Клетките на Solarion са малки и не много подвижни и ние ги пренебрегнахме в културата на ресничестите в продължение на няколко години... Като се има предвид, че не забелязахме Solarion дори в нашата дългосрочна лабораторна култура, той вероятно би останал незабелязан в естествени проби“, пише изследователският екип.

Откритието на Solarion arienae накара биолозите да обявят изцяло ново царство и тип в дървото на живота. Кредит: Valt et al., Nature, 2025

Чрез геномно секвениране и обширни филогеномни анализи, учени от Чарлзовия университет и техни сътрудници в САЩ демонстрират, че Solarion не принадлежи към нито един преди това признат основен род от еукариотите. Досега е известен само един близък роднина – специфичният протист Meteora sporadica.

Заедно те образуват нов тип, Caelestes, който, заедно с протистните типове Provora и Hemimastigophora, представлява новодефинираната еукариотна супергрупа (царство) Disparia. Въпреки че в момента са известни само няколко вида Disparia, това представлява древен еволюционен род, чиито оцелели членове може да са останки от някога много по-голямо разнообразие.

Илюстрация на дървото на еукариотния живот, с новата супергрупа Disparia, показана в тюркоазено. Кредит: Charles University

Соларионът почти липсва в глобалните бази данни за екологична ДНК, въпреки търсенията в повече от 1,8 петабайта метагеномни данни. Но е бил откриван няколко пъти в секвенционни данни от проби от морски седименти, събрани в различни части на света. Това предполага, че Solarion представлява линия, която е глобално разпространена, но навсякъде изключително рядка. Откритието му подчертава значението на методите, базирани на култивиране, в изследванията на протистите и необходимостта от изследване на слабо проучени среди.

Новооткритият Solarion също привлича вниманието с отличителния си външен вид – ако малкият му размер изобщо позволява да бъде наблюдаван. Най-често се среща в неподвижни „слънцеподобни“ клетки, от които във всички посоки се протягат стъбла на органели, наречени целестиозоми. Тези уникални структури служат за улавяне на бактериална плячка и са визуализирани подробно с помощта на 3D електронна микроскопия. В жизнения си цикъл Solarion произвежда и по-редки клетки с камшичета (флагелиум) с поразителна морфология, която не може да бъде объркана с никой друг известен еукариотен организъм.

Може би най-забележителният аспект на солариона се крие в неговите митохондрии, органелите, произвеждащи енергия – „електрическата станция на клетката“, където мастните и въглехидратните молекули се преобразуват в химическа енергия.

Но неговите митохондрии са коренно различни от всички други, които учените са виждали преди. Те все още съдържат генетичните трохички на това, което някога е било напълно отделно същество.

Учените смятат, че митохондриите някога са били самостоятелен организъм, древна бактерия. Но в някакъв момент от еволюционната история на живота на Земята те са се установили в едноклетъчното тяло на друг организъм.

Това се знае заради останалия генетичен код, съхраняван във всички митохондрии, които произхождат от един и същ древен тип.

С течение на времето тези две части станали толкова неразривно свързани, че границата между себе си и другия се разсеяла напълно. И сега вътре в повечето от нашите клетки има митохондрии, пълни със собствен набор от (много съкратена) ДНК, без която не можем да оцелеем.

При повечето еукариоти – животни, растения, гъби, водорасли и множество едноклетъчни събратя – митохондриите съдържат оскъдни доказателства за своята първична независимост.

Но Solarion все още носи в микроскопичното си тяло генетичен спомен от онова отдавна забравено време: генът secA, който някога е бил част от молекулярния инструментариум на протомитохондриите, участващ в пренасянето на протеини през мембраната им, когато са живели самостоятелно.

Структура на SecA протеина от Solarion arienaeСтруктура на SecA протеина от Solarion arienae. Кредит: Charles University

Това е чудесна новина за ендосимбионтната теория за произхода на митохондриите. Това е пряко доказателство за живота, който митохондриите са водили, преди да бъдат напълно интегрирани в еукариотната клетка, което ни дава безпрецедентна представа за това как последните общи предци на еукариотите може да са били свързани помежду си, преди да станат едно цяло.

„Solarion arienae е забележително напомняне за това колко малко все още знаем за разнообразието на микробния живот“, отбелязват Чепичка и Валт.

„Откриването на такъв еволюционно дълбок произход – по същество жива вкаменелост – показва, че ключови части от еукариотната история остават скрити на места, които рядко изследваме."

Справка: Valt, M., Pánek, T., Mirzoyan, S., Tice, A. K., Jones, R. E., Dohnálek, V., Doležal, P., Mikšátko, J., Rotterová, J., Hrubá, P., Brown, M. W., & Čepička, I. (2025). Rare microbial relict sheds light on an ancient eukaryotic supergroup. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09750-0

Източници:

Discovery of a rare protist reveals a previously unknown branch of the eukaryotic tree of life,  Charles University

Newly Discovered Organism Could Represent a Whole New Branch in The Tree of Life, ScienceAlert