Животные освоили расщепление бактериального «биопластика» миллионы лет назад
Исследования показали, что многие животные способны расщеплять природный «биопластик», накапливая в клетках полимеры, которые служат источником углерода и энергии. Ученые обнаружили, что эта способность возникла у общего предка различных животных. Полигидроксиалканоаты (PHA) — это вещества, используемые бактериями как запас пищи. Эти природные биопластики представляют собой полиэфиры, из которых производят биоразлагаемые пластиковые материалы. Микроорганизмы накапливают углерод в виде гранул, которые могут быть использованы при нехватке питательных веществ. Ранее считалось, что разрушать такие запасы могут только сами бактерии. Об этом пишет Naked Science.
В новом исследовании ученые изучили морского червя Olavius algarvensis, который не имеет рта и кишечника, полагаясь на бактерии, живущие в его тканях. Эти симбиотические микроорганизмы обеспечивают червя необходимыми веществами, которые затем частично перевариваются хозяином. Один из симбионтов способен накапливать значительное количество PHA.
В геноме червя был найден ген фермента, который разрезает длинные цепочки PHA на более простые соединения. Этот ген, как показали исследования, встроен в геном червя и имеет признаки обычного гена животного. Ученые получили белок в лаборатории и добавили его к PHA, что подтвердило его способность разрушать полимер, сопоставимую с известными ферментами бактерий. Результаты были опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.
Далее исследователи выяснили, где именно работает этот фермент в организме червя. Он образуется в наружных тканях, где находятся бактерии-симбионты. Также были обнаружены другие белки, позволяющие использовать продукты распада PHA в обмене веществ. Это дает червю доступ не только к обычным веществам, но и к энергетическим запасам бактерий.
Поиск по генетическим базам выявил похожие гены у более чем 60 видов животных, включая губок, моллюсков и кольчатых червей. Ученые исследовали ферменты губки, дождевого червя и коллемболы, которые также показали способность разрушать PHA. Это указывает на то, что способность расщеплять PHA могла возникнуть очень давно у общего предка животных, а различные линии могли сохранять или терять ее в зависимости от образа жизни. Особенно полезна такая способность у видов, которые постоянно контактируют с бактериями или питаются разлагающимся органическим материалом. Авторы исследования отметили, что происхождение этого механизма требует дальнейшего изучения на большем числе видов.
