Использование секвенирования ДНК для изучения адаптации морских червей к глубоководным условиям
Исследовательница Маэва Перес изучает морских многощетинковых червей (полихет), обитающих на дне океана.
Среда обитания: 2500 метров под уровнем моря
Эти черви живут в полной темноте около гидротермальных источников на глубине около 2500 метров, где давление в 300 раз выше, чем на поверхности, а температура колеблется от 2°C до 60°C. Они играют важную экологическую роль, создавая новые места обитания для других видов. Их экосистемы сейчас находятся под угрозой из-за глубоководной добычи полезных ископаемых.
Роль эпигенетики
Перес исследует, как эпигенетика — процессы, влияющие на экспрессию генов, — помогает червям адаптироваться. Один из ключевых механизмов — метилирование ДНК, химическая модификация азотистых оснований. Оно хорошо изучено у позвоночных, но мало — у беспозвоночных, особенно у кольчатых червей (annelida).
Изученные виды и метод
В исследовании участвовали три вида глубоководных червей: Paraescarpia echinospica, Ridgeia piscesae и Paralvinella palmiformis (размером от 10–30 см до 1,5 м). Их собрали с помощью робота-манипулятора с исследовательского судна.
Для одновременного секвенирования ДНК и её метиломных маркеров использовали технологию секвенирования третьего поколения, управляемую искусственным интеллектом. Результаты опубликованы 26 июля 2023 года в журнале Molecular Biology and Evolution.
Необычный паттерн метилирования
Исследование показало, что у изученных червей метилирование происходит в основном в теле гена, а не в регуляторных областях, как у позвоночных. Это говорит о том, что оно, вероятно, поддерживает экспрессию генов, а не подавляет её.
Профили метилирования показали, что функции, связанные с ремонтом или удалением деформированных белков, подвержены повышенной регуляции. Это может быть адаптивным механизмом, противодействующим эффектам гидростатического давления на дне океана, которое меняет форму белков.
Значение и дальнейшие исследования
Гидротермальные источники и холодные просачивания — отличные экосистемы для изучения роли метилирования ДНК, так как условия в них сильно варьируются.
Маэва Перес продолжает исследования в рамках постдокторской стипендии в Гонконге, планируя изучить метилирование ДНК у других видов морских червей, а также их филогению (эволюционную историю и родственные связи), чтобы понять, как они колонизировали глубины океана.