Гены, позволяющие членистоногим выживать при глубокой заморозке

Арктические ногохвостки (Megaphorura arctica) переживают отрицательные температуры, обезвоживая себя до наступления самых сильных холодов. Исследователи, опубликовавшие работу в открытом журнале BMC Genomics, определили набор генов, участвующих в контроле этого экстремального механизма выживания.

Команда учёных под руководством Мелоди Кларк из Британской антарктической службы и Университета Нови-Сад (Сербия) изучила этих членистоногих. Кларк заявила: «Это первое углублённое молекулярное исследование основных механизмов выживания на холоде у этого вида. Такая информация представляет интерес не только для экологов, но и для медицинской области криобиологии».

Арктические ногохвостки обезвоживают себя, чтобы пережить самые суровые условия полярного льда, снега и низких температур, которые легко достигают -14°C. Они сжимаются в маленькие «чехлы», пока при наступлении более благоприятных условий не регидратируют себя и не появляются вновь. Это первое исследование, определившее генетическую основу данного физиологического процесса.

Чтобы получить профиль экспрессии генов, индуцированный холодом, Кларк и её коллеги сравнили экспрессию генов у групп животных, подвергнутых разным условиям окружающей среды. Они показали, что во время процесса обезвоживания, вызванного холодом, активировались гены, участвующие в ряде важных клеточных процессов:

• производство и мобилизация природного антифриза — трегалозы,
• защита клеточных систем с помощью малых белков теплового шока,
• ремоделирование тканей и клеток.

Генами, которые доминировали, когда животным позволяли восстановиться при более высокой температуре, были гены, вовлечённые в выработку энергии, ведущую к производству белка и делению клеток.

Говоря о возможных последствиях этого исследования, Кларк сказала: «Это часть более крупного европейского проекта "Спящая красавица", который изучает, как разные животные переживают обезвоживание. Понимание того, как животные выживают в суровых холодных условиях, мы надеемся, даст новые решения для медицинских исследований и сохранения тканей для трансплантационных операций».

Источник: Surviving the cold: molecular analyses of insect cryoprotective dehydration in the Arctic springtail Megaphorura arctica (Tullberg). Melody S Clark, Michael A.S Thorne, Jelena Purac, Gavin Burns, Guy Hillyard, Zeljko D Popovic, Gordana Grubor-Lajsic and M Roger Worland, BMC Genomics (in press)