Международной команде микробиологов из Аризонского университета в США и ряда научных центров Японии удалось обнаружить уникальную бактерию, обладающую самой короткой ДНК среди всех известных ученым клеточных живых существ. В двойной спирали ДНК Carsonella ruddii насчитывается всего 159 662 пары нуклеотидов (для сравнения отметим, что геном человека составляет около 3 млрд таких пар). А у этой бактерии обнаружилось лишь 182 гена, отвечающих за производство протеинов. Но и столь небогатого наследственного кода этому микроорганизму вполне хватает для того, чтобы плодиться, размножаться и процветать.

Возможно, что причиной генетической лаконичности Carsonella ruddii стало то, что эта бактерия не умеет и не стремится вести «самостоятельную жизнь». В результате эволюции этот микроб приспособился жить в особых клетках-бактериоцитах тлей-псиллид, питающихся соком растений. При этом он вовсе не является паразитом, наоборот, хозяева этой бактерии часто не могут выжить без ее помощи. Как пишет журнал Science, Carsonella ruddii помогает насекомым производить некоторые вещества, в частности определенные аминокислоты. Сам микроорганизм, проживая в клетке псиллиды, получает от нее пищу. Такой взаимовыгодный эндосимбиоз, как полагают ученые, продолжается с древнейших времен. Впрочем, мирное сосуществование высших организмов с низшими встречается в природе не так уж редко. Например, пищеварительные процессы у человека проходят с участием бактерий, разлагающих в кишечнике белки.

Однако Carsonella ruddii, если так можно выразиться, гораздо теснее «сжилась» со своими хозяевами, чем те же лактобактерии, живущие в нашем организме. В результате этого клетки насекомых обеспечивают этому микроорганизму настолько комфортное существование, что, как предположили исследователи, излишне большой геном для выживания и не требуется. ДНК ответственна, в частности, за синтез различных протеинов. Если бы Carsonella ruddii пыталась жить самостоятельно, то ее 182 гена вряд ли смогли бы обеспечить ее насущные потребности. А внутри бактериоцита ей вполне хватает и коротенькой ДНК, синтезирующей лишь основные самые необходимые вещества.

Любопытно, что журнал Nature практически одновременно сообщил о результатах исследования еще одного сверхкороткого генома, обнаруженного у бактерии Buchnera aphidicola. Впрочем, ДНК этого микроба состоит из 400 тыс. пар нуклеотидов, что вдвое больше, чем у карсонеллы. Тем не менее бухнера твердо занимает второе место в рейтинге организмов с короткой ДНК: до сих пор таких маленьких геномов ученые не обнаруживали. Как отмечает Nature, теоретические расчеты ученых показывают, что минимальная молекула ДНК, которой должно хватить для поддержания жизни и передачи наследственной информации, должна состоять из 113 тыс. базовых пар нуклеотидов и 151 кодирующего гена. Carsonella ruddii почти приблизилась к этому «генетическому пределу».

Ученые предполагают, что в ходе эволюции ДНК клеток псиллид взяла на себя большинство функций бактерии-приживалки. И тогда младший симбионт понемногу стал отказываться от лишних частей собственного генома. Более того, возможно, что часть генов микроорганизма могла даже встроиться в ДНК насекомого, после чего бактериоцит вынужден был сам производить необходимые своему напарнику вещества. Предполагается, что ученым удалось увидеть промежуточную стадию эволюционного процесса -- превращение независимого одноклеточного организма в органеллу (отдельный элемент клетки, полностью включенный в ее жизненные процессы). Через много лет, по-видимому, Carsonella ruddii окончательно потеряет свои свойства отдельного микроорганизма. Тогда же, по-видимому, бактериоциты псиллид окончательно перехватят у своего эндосимбионта все функции, необходимые для жизни насекомого.