Геном тихоходки на 17,5% состоит из чужеродной ДНК
Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл секвенировали геном практически неразрушимой тихоходки — единственного животного, известного своей способностью выживать в экстремальных условиях открытого космоса. Они обнаружили неожиданный факт: почти одна шестая (17,5%) генома тихоходки состоит из чужеродной ДНК.
«Мы не имели представления, что геном животного может содержать так много чужеродной ДНК», — сказал соавтор работы Боб Голдштейн. Работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, ставит вопрос о связи между чужеродной ДНК и способностью выживать в экстремальных условиях и меняет традиционные взгляды на наследование ДНК.
Ведущий автор Томас Бутби, Голдштейн и их коллеги выяснили, что тихоходки приобрели около 6000 чужеродных генов в основном от бактерий, а также от растений, грибов и архей. Это произошло в результате горизонтального переноса генов — обмена генетическим материалом между видами, а не наследования ДНК исключительно от родителей.
Ранее рекордсменом по количеству чужеродной ДНК считалось микроскопическое животное коловратка, но у неё этого ДНК примерно в два раза меньше, чем у тихоходки. Для сравнения, у большинства животных менее 1% генома происходит от чужеродной ДНК.
«Животные, способные выживать при экстремальных стрессах, могут быть особенно склонны к приобретению чужеродных генов, — сказал Бутби. — Бактериальные гены могут лучше выдерживать стрессы, чем животные». Бактерии существуют в самых экстремальных условиях Земли миллиарды лет.
Команда предполагает, что ДНК попадает в геном случайно, но сохраняется то, что позволяет тихоходкам выживать в суровых условиях (например, после года в морозильнике при -80 °C они оттаивают и начинают двигаться через 20 минут).
Учёные считают, что процесс происходит так:
- При экстремальном стрессе (например, высыхании) ДНК тихоходки разрывается на мелкие фрагменты.
- При регидратации клетки её мембрана и ядро становятся временно проницаемыми.
- Тихоходки не только восстанавливают свою повреждённую ДНК, но и «вшивают» в неё чужеродную ДНК, создавая мозаику генов от разных видов.
«Мы думаем о древе жизни, где генетический материал передаётся вертикально от родителей, — сказал Бутби. — Но горизонтальный перенос генов заставляет нас думать о паутине жизни, где генетический материал пересекается от ветви к ветви. Это меняет наше понимание эволюции».