Расшифрован генетический механизм неуязвимости комаров-звонцов к экстремальным условиям

Новое совместное исследование, опубликованное в журнале Nature Communications учёными из Японии, России и США, содержит генетический анализ африканского комара-звонца (Polypedilum vanderplanki), способного выживать в широком спектре экстремальных условий: при больших перепадах температур, сильной засухе и даже в безвоздушном вакууме, например, в космосе. Команда успешно расшифровала генетический механизм, делающий этих насекомых невосприимчивыми к суровым условиям.

Этот комар, обитающий в северной Нигерии, способен к ангидробиозу — уникальному состоянию, позволяющему организму выжить после потери 97% воды в теле. Ангидробиотические организмы также могут переносить экстремальные температуры от 90°C до -270°C, вакуум и высокие дозы радиации, смертельные для большинства других форм жизни.

Среда обитания комара характеризуется сухим сезоном, длящимся не менее шести месяцев, а засухи — до восьми месяцев. К моменту вылупления яиц и развития личинок лужи, в которых они размножаются, высыхают. Однако высушенные личинки могут сохраняться в обезвоженном состоянии более 17 лет.

Сравнительный анализ геномов P. vanderplanki и его близкого родственника Polypedilum nubifer показал значительные различия в генах, связанных с ангидробиозом. Многие из этих генов уникальны для P. vanderplanki: они не были унаследованы от предкового вида и не встречаются у близких родственников. Эти эксклюзивные последовательности генов легко идентифицируются в кластерах, известных как «Островки генов, связанных с ангидробиозом» (Anhydrobiotic Related gene Islands, ARId's).

Сильное обезвоживание может серьёзно повредить ДНК. Однако организмы вроде P. vanderplanki способны на значительный ремонт своей ДНК после регидратации. Ранее опубликованные в PLOS ONE результаты показывают, что личинки восстанавливают физиологическую активность в течение часа после регидратации, а восстановление ядерной ДНК происходит между 72 и 96 часами.

Потенциальное применение таких генов может революционизировать способы хранения и транспортировки биологических образцов по всему миру. Возможное внедрение подобных генов в медицинские образцы (оплодотворённые яйцеклетки, образцы крови) даст исследователям больше гибкости для долгосрочного хранения. Транспортировка очень чувствительных биологических образцов между лабораториями в обезвоженном состоянии может стать значительно проще и экономически эффективнее.