Найменша істота на Землі (4 фото)

Перш ніж я перейду до героя статті, варто розібратися з одним непростим питанням: а що взагалі вважати живим?





Головний герой цієї історії

Віруси, наприклад, неймовірно малі. Проте наука не вважає їх повноцінними живими організмами — вони не мають клітинної будови, обміну речовин і не здатні розмножуватися самостійно поза чужою інфікованою клітиною. Це, по суті, просто біологічний код на флешці, для зчитування якого потрібне "залізо".

Тому, говорячи про найменшу живу істоту, я маю на увазі організм, який має клітинну будову, а також здатний до самостійного метаболізму та розмноження у відповідному середовищі.

Отже, з цим розібралися, тож починаємо.

Повалений чемпіон

Тривалий час звання найменшого живого організму утримувала Mycoplasma genitalium — бактерія, яка паразитує в організмі людини та викликає деякі інфекційні захворювання. Її розмір — усього 200–300 нанометрів. Для порівняння: товщина волосини пересічної людини становить приблизно 80 000 нанометрів.



3D-модель клітини Mycoplasma genitalium. Кольори білків відповідають їхнім біологічним функціям

Задля такої екстремальної мініатюризації еволюції довелося піти на жорсткі скорочення. У цього одноклітинного створіння немає клітинної стінки, а його геном налічує лише 525 генів (у людини їх близько 20 000). Біологи називають Mycoplasma genitalium майже ідеальною моделлю мінімальної клітини: це живий механізм, позбавлений усіх "надмірностей" і зведений до абсолютного мінімуму деталей.

Та згодом знайшли дещо менше

У 2019 році мікробіологи описали вид симбіотичних наноархей із гучною назвою Candidatus Nanoclepta minutus. Слово "Nanoclepta" можна перекласти як "крихітний злодюжка", що чудово відображає суть представників цього виду, розмір яких становить від 100 до 150 нанометрів.





Представники Candidatus Nanoclepta minutus під сканувальним електронним мікроскопом TM4000Plus

Candidatus Nanoclepta minutus балансує на тонкій межі між живим і неживим. У цієї крихітки немає генів для виробництва енергії (АТФ), тому, щоб жити й розмножуватися, вона змушена присмоктуватися до тіла іншої, більшої археї-господаря й потиху цупити в неї життєво важливі ресурси.

Уважний читач запитає: "Якщо в неї немає генів для вироблення енергії і вона повністю залежить від господаря, то чим вона відрізняється від вірусу?"

Різниця принципова, і вона полягає в самостійності збирання. Вірус — це, по суті, просто креслення. Він не має власного обладнання. Проникаючи в чужу клітину, він змушує її рибосоми штампувати вірусні білки. Вірус сам себе не відтворює — цим займається ошуканий господар.

Наноархея — це повноцінний, хоч і крихітний, живий організм. Вона має власну цитоплазму, оболонку й, головне, власні рибосоми. Candidatus Nanoclepta minutus "підключається" до господаря, щоб отримати готову енергію та молекули-будівельні блоки. Проте з цих блоків, використовуючи здобуту енергію, організм уже самостійно, усередині своєї клітини, збирає власні білки й копіює свою ДНК.

Повертаючись до метафори вище: вірус — це біологічний код на флешці. Наноархея — це смартфон, який тишком-нишком підключили до чужого комп'ютера, щоб підзарядити та скачати файли. Але процесор й операційна система в цього смартфона власні.



Candidatus Nanoclepta minutus (помаранчевий) в уявленні художника

До речі, генетичний код Candidatus Nanoclepta minutus налічує близько 580 генів. Еволюція змогла вмістити обсяг інформації, порівнянний із Mycoplasma genitalium, в оболонку вдвічі меншого розміру. Мініатюризація в дії.

Межі життя

Учені давно намагаються обчислити теоретичний мінімум — скільки генів потрібно клітині, щоб взагалі вважатися живою? Експерименти команди мікробіологів і генетиков з Інституту Крейга Вентра (США) дали відповідь: не менше ніж 473 гени. Саме стільки містить створена ними у 2016 році синтетична бактеріальна клітина JCVI-syn3.0.

Що стосується розміру, то, за підрахунками фізиків і біологів, клітина не може бути меншою за 50 нанометрів. Це абсолютна теоретична межа — меншого розміру просто было б недостатньо для зберігання молекул, необхідних для копіювання ДНК та виробництва білків. Життя банально впреться в закони фізики.

Усі ці дослідження — не просто спосіб задовольнити допитливість, а пошук відповіді на фундаментальне питання: де закінчується хімія й починається життя? Може виявитися, що життя — це не якесь неосяжне диво, а фундаментальне прагнення матерії до самоорганізації.