Ученые обнаружили в горячих водоемах Калифорнии микроскопический многоклеточный организм Incendiamoeba cascadensis, способный размножаться при температуре 63 °C. Открытие может изменить представления о пределах существования сложной жизни на других планетах.

Incendiamoeba cascadensis, которую исследователи называют «огненной амебой», обитает в нагретых водоемах национального парка «Лассен» в Калифорнии. Организм способен выдерживать рекордно высокие температуры для многоклеточных эукариотических форм жизни.

При 63 °C амеба размножается путем клеточного деления. При 64 °C она остается полностью активной, но уже не размножается. При 66 °C жизненные функции организма сохраняются лишь частично. При 70 °C амеба прекращает активность, однако может восстановиться после пяти минут воздействия такой температуры. При 80 °C она уже не выживает.

Некоторые одноклеточные организмы выдерживают значительно более высокие температуры. Например, Methanopyrus kandleri способен жить и размножаться при температуре до 122 °C. Однако эти микробы относятся к прокариотам — клеткам без ядра. У них отсутствуют некоторые структуры, характерные для более сложных клеток и способные повреждаться при сильном нагреве.

Многоклеточные организмы, известные как эукариоты, более чувствительны к высоким температурам. Их клетки имеют ядро и мембрану. До обнаружения «огненной амебы» рекордная температура, при которой многоклеточный организм мог размножаться, составляла около 60 °C. Такой показатель был зафиксирован у некоторых видов грибов и красных водорослей.

«Исследования эукариот могли быть частично ограничены нашими представлениями об устойчивости клеточных мембран», — сказала Берил Рапапорт, докторантка Сиракузского университета и руководительница исследования. «Мы надеемся, что обнаружение I. cascadensis побудит других ученых продолжить поиски эукариот, способных выдерживать высокие температуры».

Изучив генетическую последовательность организма, ученые обнаружили гены, которые стабилизируют и защищают ДНК при 63 °C. Также были выявлены гены, позволяющие амебе воспринимать окружающую среду и изменения температуры.

Активность некоторых генов при сильном нагреве возрастает. В их числе — гены, помогающие клетке сворачивать белки в правильную форму, необходимую для выполнения различных биологических функций.

«Нам удалось обнаружить множество стратегий, которые могут помогать I. cascadensis выживать при высоких температурах. Некоторые из них могут использоваться термофилами из разных групп организмов», — отметила Рапапорт. По ее словам, некоторые белки амебы имеют сильный положительный поверхностный заряд, что, возможно, помогает им сохранять стабильность. Подобные характеристики встречаются и у термофильных бактерий и архей.

Исследователи также обнаружили в ДНК «огненной амебы» генетические последовательности, сходные с фрагментами из геотермальных образцов, собранных в разных местах США и Новой Зеландии. Это допускает возможность того, что I. cascadensis или близкие к ней организмы обитают и в других регионах мира, но пока остаются не обнаруженными.

Открытие имеет значение и для поиска жизни за пределами Земли. В Солнечной системе нет другого известного места с умеренными условиями, которые существуют на нашей планете. Другие миры отличаются экстремальными температурами, сильной радиацией, отсутствием света или воды, высокой кислотностью и другими неблагоприятными факторами.

При этом некоторые среды на Марсе или под ледяной поверхностью Европы — спутника Юпитера — могут предоставлять условия для существования устойчивых микроорганизмов. «Огненная амеба» показывает, что эукариотическая жизнь может выдерживать более высокие температуры, чем считалось прежде. Это расширяет диапазон сред, которые астробиологи могут рассматривать при поиске сложных организмов на других планетах.

Рапапорт подчеркнула, что температура является лишь одним из факторов. «Вполне возможно, что сложный организм, такой как I. cascadensis, мог бы выжить на другой планете, но Земля — единственная планета, о которой мы знаем, что она обеспечивает все необходимые для него условия», — сказала исследовательница.

По ее словам, важны также кислотность среды, уровень кислорода, давление, наличие воды и пищи. Амеба не может существовать самостоятельно и зависит от других форм жизни.

Поэтому высокие температуры Меркурия сами по себе не делают его подходящим местом для термофилов: на планете отсутствуют необходимые условия для жизни. Такие организмы могли бы существовать на мирах, расположенных ближе к своим звездам, чем предполагает традиционная обитаемая зона, или на планетах с интенсивной вулканической активностью — при условии наличия воды.

Исследование опубликовано в научном журнале Cell.