Амеба встановила рекорд виживання при температурі 63 градуси

Одноклітинний організм, виявлений у гарячих водах вулканічного національного парку Лассен у Каліфорнії, встановив рекорд стійкості до високих температур серед усіх відомих еукаріотів. Новий вид отримав назву Incendiamoeba cascadensis, що перекладається як «вогняна амеба з Каскадів». Згідно з дослідженням, опублікованим на сервері препринтів bioRxiv, цей мікроорганізм здатний рости та ділитися при температурах до 63 градусів Цельсія.

Особливість цієї амеби полягає не лише в тому, що вона витримує екстремальну спеку, а й у тому, що вона не може існувати без неї. Організм не починає рости, поки температура не досягне принаймні 42 градусів Цельсія. Це робить його облігатним термофілом — створінням, яке потребує умов, набагато гарячіших за те, що можуть витримати більшість еукаріотичних організмів.

Команда дослідників на чолі з біологами Берил Раппапорт та Анджелою Оліверіо з Сіракузького університету в Нью-Йорку зазначає, що їхні відкриття кидають виклик сучасній парадигмі температурних обмежень для еукаріотичних клітин і змінюють розуміння того, де і як може існувати еукаріотичне життя.

Більшість організмів на Землі, включаючи людей, найкраще почуваються при температурі близько 20 градусів Цельсія. Однак деякі форми життя пристосувалися до набагато суворіших умов — від палаючих вулканічних джерел під величезним тиском океану до кислотних геотермальних басейнів і найсухіших пустель планети.

Переважна більшість цих екстремофілів належить до прокаріотів — групи, що включає бактерії та археї. Ці одноклітинні організми драматично відрізняються від еукаріотів. Прокаріоти простіші та примітивніші — вони не упаковують генетичний матеріал у ядра чи органели, такі як мітохондрії, а по суті складаються лише з клітинної мембрани, що містить міцні білки та вільно плаваючу ДНК.

Найстійкішим до спеки відомим організмом на Землі є археон Methanopyrus kandleri, який живе на підводних жерлах при температурах до 122 градусів Цельсія на глибині, де тиск океану не дозволяє воді кипіти.

Еукаріотичне життя включає всі організми — від амеб до людей, які мають ядра, органели, делікатні внутрішні мембрани та складніші геноми в своїх клітинах. Еукаріоти набагато крихкіші за прокаріотів, оскільки їхні клітини та органели легко руйнуються у ворожих умовах. Це робить відкриття Incendiamoeba cascadensis ще більш вражаючим.

Організм було знайдено в гарячій воді, зібраній у вулканічному національному парку Лассен між 2023 та 2025 роками. Раппапорт, Оліверіо та їхня команда виявили зразки Incendiamoeba cascadensis у 14 з 20 досліджених локацій.

Дослідники культивували зразки, щоб зрозуміти, як ця амеба, що любить спеку, вміє виживати. Вони розділили зразки та вирощували їх у різних колбах, додаючи пшеничні зерна для годування бактеріальних спільнот всередині, щоб бактеріоїдна амеба мала чим харчуватися.

Науковці також змінювали температуру кожної колби, щоб перевірити межі витривалості Incendiamoeba cascadensis. Вони випробували 17 різних температур від 30 до 64 градусів Цельсія, використовуючи чотири колби для кожної температури.

Нижче 42 градусів Цельсія амеба взагалі не росла — температури були недостатньо теплими. Оптимальний діапазон температур для росту становив від 55 до 57 градусів Цельсія. Мітоз, коли клітина ділиться на дві дочірні клітини, безпосередньо спостерігався при 58 та 63 градусах Цельсія.

При 64 градусах Цельсія Incendiamoeba cascadensis все ще рухалася. Вона побила попередній рекорд для амеб у 57 градусів Цельсія, встановлений видом Echinamoeba thermarum, і навіть перевершила довго припущену верхню межу в 60 градусів для росту еукаріотів.

При 66 градусах Цельсія організм почав формувати захисні цисти — стратегію, яка дозволяє амебам входити в стан спокою під час складних умов. Цисти також утворювалися при 25 градусах Цельсія. Це незвично висока нижня межа, враховуючи, що більшість еукаріотів віддають перевагу набагато нижчим температурам.

Подальші експерименти показали, що амеба припиняє рухатися при 70 градусах Цельсія, але може відновитися, якщо температуру знизити. Лише коли температура досягла 80 градусів Цельсія, Incendiamoeba cascadensis остаточно загинула.

Аналіз геному надав підказки про те, як цей крихітний організм може витримувати такі екстремальні умови. Він має адаптації для швидкої сигналізації та шляхів теплової відповіді, а також розширений набір особливо термостійких білків та шаперонів теплового шоку.

Майже ідентичні послідовності ДНК з'явилися в зразках екологічної ДНК, отриманих у Йеллоустонському національному парку та вулканічній зоні Таупо в Новій Зеландії. Хоча фрагменти ДНК не створюють організм, це свідчить про те, що Incendiamoeba cascadensis не самотня.

Дослідники пишуть, що Incendiamoeba cascadensis розмножується при температурах, які вважалися неможливими для будь-якого еукаріотичного організму. Це відкриття порушує нові питання про справжню максимальну температуру, яку може витримати еукаріотична клітина. Результати мають глибокі наслідки для розуміння еволюційних обмежень еукаріотичних клітин та набору абіотичних параметрів, які визначають пошук життя в інших куточках Всесвіту.