Во вселенной "Star Track" борги — это безжалостный коллониальный организм с коллективным мышлением, который ассимилирует других существ с намерением захватить галактику. Здесь, на невыдуманной планете Земля, Борги представляют собой наборы ДНК, которые могут помочь людям бороться с изменением климата.
В прошлом году группа ученых обнаружила структуры ДНК внутри потребляющего метан микроба под названием Methanoperedens, которые, по-видимому, увеличивают скорость метаболизма организма. Они назвали генетические элементы "боргами", потому что ДНК внутри них содержит гены, ассимилированные у многих организмов. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые под руководством Джилл Бэнфилд описывают любопытный набор генов внутри боргов. Они также начинают исследовать роль, которую эти пакеты ДНК играют в процессах окружающей среды, таких как круговорот углерода.
Methanoperedens — это тип архей (одноклеточные организмы, напоминающие бактерии, но представляющие собой отдельную ветвь жизни), которые расщепляют метан (CH 4) в почве, грунтовых водах и атмосфере для поддержания клеточного метаболизма. Хотя Methanoperedens и другие микробы, потребляющие метан, живут в различных экосистемах по всему миру, считается, что они менее распространены, чем микробы, использующие фотосинтез, кислород или ферментацию для получения энергии. Тем не менее, они играют огромную роль в процессах системы Земля, удаляя метан — самый мощный парниковый газ — из атмосферы.
Ученые обнаружили доказательства совершенно нового типа ECE при изучении образцов Methanoperedens , взятых из почвы сезонного водоема водно-болотных угодий в Калифорнии. В отличие от кольцевых цепей ДНК, из которых состоит большинство плазмид, наиболее известного типа внехромосомного элемента, новые ЕСЕ являются линейными и очень длинными — до одной трети длины всего генома Methanoperedens. Проанализировав дополнительные образцы из подземной почвы, водоносных горизонтов и русел рек в Калифорнии и Колорадо, которые содержат потребляющие метан археи, исследователи обнаружили в общей сложности 19 различных ECE, которые они назвали боргами. Используя передовые инструменты анализа генома, команда определила, что многие последовательности внутри боргов похожи на гены, метаболизирующие метан. Некоторые борги даже кодируют все необходимые клеточные механизмы, чтобы самостоятельно поедать метан, пока они находятся внутри клетки, которая может экспрессировать гены.
Примечательно, что некоторые метанопередены были обнаружены без боргов. И, в дополнение к узнаваемым генам, борги также содержат уникальные гены, кодирующие другие метаболические белки, мембранные белки и внеклеточные белки, почти наверняка участвующие в электронной проводимости, необходимой для выработки энергии, а также другие белки, которые оказывают неизвестное влияние на своих хозяев. Пока ученые не смогут культивировать Methanoperedens в лабораторных условиях, они не будут знать наверняка, какими способностями обладают различные борги, почему одни микробы их используют, а другие нет.
Одно из вероятных объяснений состоит в том, что борги действуют как шкафчик для хранения метаболических генов, которые нужны только в определенное время. Текущие исследования по мониторингу метана показали, что концентрации метана могут значительно варьироваться в течение года, обычно достигая пика осенью и падая до самых низких уровней ранней весной. Таким образом, борги обеспечивают конкурентное преимущество поедающим метан микробам, таким как Methanoperedens, в периоды изобилия, когда метана больше, чем может разрушить их родной клеточный механизм.
Планета скажет спасибо
С момента публикации своей статьи в виде препринта в прошлом году команда начала дополнительную работу, чтобы лучше понять, как борги могут влиять на биологические и геологические процессы. Некоторые исследователи просматривают наборы данных генетического материала других микроорганизмов в поисках доказательств того, что борги существуют вместе с другими видами.
По словам авторов, через несколько лет тщательно культивированные микробы, набитые боргами, можно будет использовать для сокращения выбросов метана и сдерживания глобального потепления. Это все для блага коллектива – жизни на Земле.
