Учёные нашли генетический механизм выживания рыб-«экстремофилов»
Биолог из Университета штата Вашингтон обнаружила генетические механизмы, позволяющие рыбе жить в токсичной кислой воде. Это открывает путь к новому пониманию работы других «экстремофилов» и их адаптации к сложным условиям.
«Эти рыбы очень экстремальны, — сказала Джоанна Келли, специалист по геномике. — Обычная рыба, помещённая в такую воду, погибает примерно через минуту».
Келли и коллеги из Университета штата Канзас, Стэнфордского университета и Автономного университета Табаско (Мексика) изучили короткопёрых моллинезий в южной Мексике. Эта небольшая рыба (около 2,5 см) обитает в тропических пресных водах, солоноватой воде и вулканических источниках, содержащих токсичный сероводород (H2S).
Исследователи сравнили экспрессию генов у трёх популяций рыб, устойчивых к H2S, и у пресноводных рыб. «В пресноводной системе обитает более 30 видов рыб. В сероводородных источниках — только моллинезия», — отметила Келли.
Исследование, опубликованное в журнале Molecular Biology and Evolution, стало редким «естественным экспериментом», где условия в природе были аналогичны контролируемым лабораторным.
Учёные обнаружили, что для детоксикации и удаления H2S у рыб-экстремофилов активированы (или повышена их экспрессия) около 170 генов из примерно 35 000. Предыдущие исследования в других системах также показывали роль этих генов в детоксикации сероводорода.
«Дело не в том, что они не пускают сероводород внутрь. Активируются именно те гены, которые ранее были связаны с детоксикацией H2S. В этом и заключается захватывающая часть», — пояснила Келли.
Соавтор работы Майкл Тоблер отметил, что это помогает учёным прогнозировать, как виды могут адаптироваться к другим стрессовым факторам: «Эти природные загрязнители дают нам glimpse в будущее и помогают понять, что происходит в экосистемах, страдающих от антропогенных изменений».
Изучение этих рыб также может помочь в исследованиях эволюционного развития, старения и эволюционной экологии. «В экстремальных средах мы знаем фактор отбора — в данном случае H2S. Это позволяет изучать эволюционные процессы так, как нельзя, когда давление отбора неизвестно или множественно», — сказала Келли.
У людей низкие уровни H2S служат сигнальной молекулой, регулирующей физиологические процессы в мозге, сердце и других органах. Работа Келли и коллег может способствовать лучшему пониманию этих механизмов с потенциальными биомедицинскими приложениями.